Post on 21-Jan-2019
i
UNIVERSIDADE ESTADUAL DE CAMPINAS
INSTITUTO DE QUÍMICA
DEPARTAMENTO DE QUÍMICA ANALÍTICA
AVALIAÇÃO DE TUBO METÁLICO COMO
ATOMIZADOR NA TÉCNICA DE HG-AAS:
ANÁLISE DE PARÂMETROS ANALÍTICOS E
MORFOLÓGICOS
Aline Klassen
Dissertação de Mestrado
Orientador: Prof. Dr. Marco Aurélio Zezzi Arruda
Campinas – São Paulo Agosto de 2007
v
Dedico esta Dissertação aos meus
queridos pais Anselmo e Inácia e ao meu
companheiro de todos os momentos
Roberto.
vii
Agradecimentos
Agradeço primeiramente à Deus por ter sempre me dado força e ânimo para não
desistir nas primeiras dificuldades.
Gostaria de agradecer também a Universidade Estadual de Campinas –
UNICAMP e ao instituto de Química por ter me possibilitado a realização dessa
Dissertação.
À Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo – FAPESP, por ter
me concedido a bolsa de estudos.
Ao Prof. Dr. Marco Aurélio Zezzi Arruda, pela orientação e apoio durante esse
período.
Agradeço a todos os professores que me incentivaram a persistir nos estudos,
em especial a Escola Estadual Santos Dumond e à Universidade Federal do Rio
Grande do Sul, em especial às professoras Maria Goreti Rodrigues Vale e Márcia
Messias da Silva, por sempre me incentivarem a seguir a vida acadêmica com
responsabilidade.
Agradeço à todos os funcionários do Instituto de Química por colaborarem com a
realização desse trabalho, em especial ao Mário da oficina mecânica. Também,
gostaria de agradecer ao Químico Daniel pela realização das micrografias, e ao
Leonardo pelas análises no microscópio de transmissão.
Aos grandes amigos do Grupo GEPAM, Aline S. Lopes, Adilson, Alessandra,
Alexandrina, Américo, Ana Cristi, Cristiana, Eduardo (a este um agradecimento
especial), Eraldo, Fabiana, Geraldo, Herbert, Jerusa, Luciana, Marcelo, Marcel, Márcia,
Nathália, Pedro e Renata pelo ótimo convívio no laboratório e, por de alguma forma
terem colaborado para o término dessa dissertação de mestrado.
Aos colegas de laboratório: André, Profa. Dra Anne Hélène Fostier, Ariane,
Danilo, Fabiane, Prof. Dr. José Alberto Fracassi, Gabriela, Paula e Socorro, sempre
pelo agradável convívio no laboratório.
Aos meus amigos Anderson, Édler, Elaine, Ivanildo, Marcelo, Mariana, Raquel,
Sylvia, e os amigos do Rio Grande do Sul que sempre mostraram apoio, carinho,
amizade e companheirismo.
viii
Também, a minha amiga Isabel, pelas agradáveis conversas à distância,
também, sempre por dar conselhos certos e na hora certa.
Por fim, agradeço a todos que de alguma forma colaboraram para o desfecho
dessa Dissertação.
ix
CURRICULUM VITAE
Dados Pessoais Aline Klassen Brasileiro, Natural de São Martinho – RS, 03/04/1978 e-mail:alineklassen@yahoo.com.br
Formação Acadêmica
03/2005 – 08/2007 Mestrado e Química Analítica Universidade Estadual de Campinas – UNICAMP, Campinas – SP, Brasil.
03/1999 – 03/2004 Bacharelado em Química Universidade Federal do Rio Grande do Sul – UFRGS, Porto Alegre – RS, Brasil.
Prêmio 15/03/2002 Prêmio de trabalho destaque apresentado no XIII Salão de Iniciação
Científica promovido pela pré-Reitoria de Pesquisa/PROPESQ da Universidade Federal do Rio Grande do Sul
14/03/2004 Prêmio de aluno destaque do Curso de Bacharelado em QuímicaConselho Regional de Química V Região – CRQ-V, Porto Alegre – RS, Brasil.
Produção Científica Artigos Publicados Vale, M.G.R.; Klassen, A.; Welz, B.; Ferreira, I.C.S.; Silva, M.M.; Silva, A.F.; Lepri, F.G.;
Borges, D.L.G.; Heitmann, U., Method development for the determination of nickel in petroleum using line-source and high-resolution continuum-source graphite furnace atomic absorption spectrometry, Microchem. Journal, 2004, 77, 131-140.
Silva, A.F.; Borges, D.L.G.; Welz, B.; Vale, M.G.R.; Klassen, A.; Silva, M.M.; Heitmann, U., Method development for the determination of thallium in coal using solid sampling graphite furnace atomic absorption spectrometry with continuum source, high-resolution monochromator and CCD array detector. Spectrochimica Acta Part B-Atomic Spectroscopy, 2004, 59, 841-850.
Trabalhos apresentados em eventos Klassen, A.; Figueiredo, E.C.; Arruda, M.A.Z., Estudo de alguns parâmetros do atomizador
para determinação de arsênio por HG-AAS - apresentação Oral. In: 13º ENQA, 2005, Niterói - RJ. CD, 2005.
Damin, I.C.F.; Klassen, A.; Vale, M.G.R.; Silva, M.M.; Welz, B.; Silva, A.F.; Lepri, F.G.; Borges, D.L. G.; Heitmann, U., Detection of volatile nickel compounds in petroleum using high - resolution continuum source grafite furnace aas. in: 8th rio symposium on atomic spectrometry, 2004, Parati - RJ. p. 46.
Vale, M.G.; Silva, M.M.; Damim, I.C.F.; Klassen, A.; Jesus, A., Determinação de níquel em petróleo por GFAAS: Emulsão X Diluição com Solvente. In: 12º Encontro Nacional de Química Analítica, 2003, São Luís. 12º Encontro Nacional de química Analítica.
x
Klassen, A.; Damim, I.C.F.; Jesus, A.; Silva, M.M.; Vale, M.G.; Welz, B.; Silva, A.F., Determinação de Tálio em carvão usando amostragem sólida em GFAAS com fonte de linha e fonte contínua. In: 12º Encontro Nacional de Química Analítica, 2003, São Luís.
Klassen, A.; Damim, I.C.F.; Jesus, A.; Silva, M.M.; Vale, M.G.R., Comparação entre o método de emulsificação e diluição com solvente para determinação de níquel em petróleo por GFAAS. In: XV Salão de Iniciação Científica, 2003, Porto Alegre.
Klassen, A.; Jesus, A.; Ferreira, I.C.S.; Silva, M.M.; Vale, M.G.R.; Welz, B., Determinação direta de chumbo em amostras de petróleo por espectrometria de absorção atômica em forno de grafite. In: Sociedade Brasileira de Química- 26º Reunião Anual, 2003, Poços de Caldas.
Jesus, A.; Damin, I.C.F.; Klassen, A.; Vale, M.G.R.; Silva, M.M., Análise Direta de Petróleo por Espectrometria de Absorção Atômica em Forno de Grafite: Determinação de Chumbo. In: XV Salão de Iniciação Científica, 2003, Porto Alegre.
Sanchez, F.A.L; Klassen, A.; Bianchin, L.; Silva, M.M.; Vale, M.G.R., Uso do Forno com Filtro para minimizar interferências na determinação de metais traço em matrizes complexas por GF AAS. In: XV Salão de Iniciação Científica, 2003, Porto Alegre.
Klassen, A.; Silva, M.M.; Vale, M.G.; Welz, B.; Damin, I.C.F.; Silva, L.O., Investigation of Chemical Modifiers for the Determination of Thallium in Coal Using Solid Sampling Graphite Furnace Atomic Absorption Spectrometry. In: Seventh Rio Symposium on Atomic Spectrometry, 2002, Florianópolis. p. 149.
Klassen, A.; Silva, M.M.; Vale, M.G.R; Welz, B; Ferreira, I.C.S.; Maia, S.M., Optimization of Solid Sampling Graphite Furnace Atomic Absorption Spectrometric Determination of Cadmium in Soil Samples. In: Seventh Rio Symposium on Atomic Spectrometry, 2002, Florianópolis. p. 81.
Klassen, A.; Silva, M.M.; Vale, M.G.R.; Welz, B.; Damim, I.C.F.; Silva, L.O., O uso de modificadores químicos em análise de amostras sólidas por espectrometria de absorsão atômica em forno de grafite: determinação de cádmio em solos. In: 25a reunião anual da Socidade Brasileira de Química, 2002, Poços de Caldas.
Klassen, A.; Silva, M.M.; Vale, M.G.R.; Ferreira, I.C.S., Análise Direta de Sólidos por GFAAS: Determinação de chumbo, Cádmio e cobre em Carvão. In: xlll Salão de Iniciação Científica da UFRGS, 2002, Porto Alrgre. p. 83.
Klassen, A.; Ferreira, I.C.S.; Cerviera, R.S.; Silva, M.M.; Vale, M.G.R.; Mandaji, M., Desenvolvimento de Métodos para Determinação de Ferro em Amostras de Arroz por GFAAS. In: XLll Congresso Brasileiro de química, 2001, Porto Alegre.
Klassen, A.; Silva, M.M.; Vale, M.G.R.; Ferreira, I.C.S.; Mandaji, M.; Welz, B., Análise de suspensões por GFAAS: Determinação de ferro em amostras de arroz. In: 11º. Encontro Nacional deQuímica Analítica, 2001, Campinas.
Total de trabalhos apresentados em Congresso: 20 Total de trabalhos apresentados em Congresso Internacional: 2
Participação em eventos
Ciência e arte nas férias, 2007 Workshop de preparo de amostras, 2006 Workshop de Espectrometria atômica, 2006 Total de participação em eventos: 10
xi
Resumo
Avaliação de tubo metálico como atomizador na técnica de HG-AAS:
análise de parâmetros analíticos e morfológicos
Autora: Aline Klassen
Orientador: Marco Aurélio Zezzi Arruda
Nesta Dissertação foi avaliada a eficiência do atomizador metálico (liga
INCONEL600) na técnica de HG-AAS (do inglês, hydride generation atomic absorption
spectrometry).
A dissertação está dividida em três Capítulos sendo cada um referente ao
desenvolvimento da metodologia para determinação de As, Bi e Se, respectivamente.
Foram avaliadas variáveis físicas e químicas por meio do uso de soluções de
referência de 50 µg L-1 para As e Bi, e de 400 µg L-1 para Se. Dentre estas variáveis
podemos citar: concentração de ácido (exceto no caso do Se, em que a concentração
foi mantida em 7 mol L-1), de NaBH4 e de NaOH, comprimento do reator, alça de
amostragem, vazão de solução carregadora, vazão de gás de arraste, diâmetro interno
do capilar cerâmico entre outros.
Alguns parâmetros analíticos foram obtidos, respectivamente para As, Bi e Se:
limite de detecção (LD), ( 2,3; 0,7; 1,8 µg L-1), desvio padrão relativo (RSD), (5,8; 2,7;
10%) e coeficiente de regressão (R2), (0,9978; 0,9997; 0,9974). O desvio padrão
relativo do método foi baseado nas réplicas das amostras.
Posteriormente, foi realizado um estudo de possíveis concomitantes na
determinação de As, Bi e Se. As proporções de analito:concomitante foram baseadas
no universo das amostras usadas nesta dissertação para os elementos As e Se. Com
esse estudo, pôde ser verificado que a seletividade foi grandemente afetada pela
presença de Cu, Fe e Ni, para a determinação de As e Bi, no entanto, para a
determinação de Se, os elementos Cu, Bi e As interferiram.
Os testes de exatidão dos métodos propostos foram averiguados por meio do
uso de materiais de referência certificados de amostras ambientais, bem como de
xii
interesse medicinal. Os valores encontrados foram concordantes com os valores
certificados, segundo um intervalo de confiança de 95% de acordo com o teste t.
Após o término do desenvolvimento de cada metodologia, os atomizadores
foram cortados em diferentes pontos e foram obtidas algumas micrografias, bem como
a composição da liga, por meio do detector de Raios-X.
Com esse estudo foi possível inferir algumas explicações sobre a necessidade
da injeção de um padrão concentrado no sistema para determinação de arsênio, bem
como a descoberta de nanotubos de carbono na superfície do atomizador empregado
na metodologia para determinação de bismuto. A existência de nanotubos de carbono
foi confirmada por meio da técnica de TEM.
Esse resultado é interessante, uma vez que o custo dos nanotubos é elevado
e o mesmo tem sido empregado em diversas aplicações na Ciência.
xiii
Abstract
Evaluation of the metal tube as atomizer in the HG-AAS technique:
analysis of analytical and morphological parameters.
Author: Aline Klassen
Adviser: Marco Aurélio Zezzi Arruda
In this work, the metal atomizer (alloy INCONEL600) efficiency in the HG-AAS
technique was evaluated. It was divided into three Chapters, each one referring to the
development of methodologies for arsenic, bismuth and selenium.
Physical and chemical variables were evaluated using reference solutions of 50
µg L-1 for As and Bi, and 400 µg L-1 for Se. The evaluated variables were: acid, NaBH4
and NaOH concentration, length of the reaction coil, injected volume, carrier flow rate,
argon carrier flow rate, inner diameter of the capillary, among others. The acid
concentration for selenium determination was fixed at 7 mol L-1.
After methodology optimization, some analytical parameters were obtained,
respectively for As, Bi and Se: limit of detection – LOD, 2.3, 0.7 and 1.8 µg L-1, relative
standard deviation – RSD, 5.8, 2.7 and 10% and regression coefficient – R2, 0.9978,
0.9997 and 0.9974. The RSD of the method was based on As, Bi and Se analytical
repeatability from samples. Then, a concomitant study was carried out for As, Bi and Se
determination. The analyte:concomitant proportion for As and Se was based on those
samples used in this work. This result showed that the presence of Cu, Fe and Ni
greatly affected the selectivity for As and Bi, as well as Cu, Bi and As can be considered
potential concomitants for Se.
Certified reference materials as well as medical samples were used for checking
the accuracy of the proposed methods. By analyzing the results using the t test, no
statistical difference at the 95% confidence level was found.
After finishing the development of the analytical procedure as well as its
application to real samples, each metal atomizer used for each developed methodology
was then cut in different parts and morphological as well as X-ray analysis were
performed to evaluate the metal distribution on the atomizer.
xiv
From this study, some explanation was made about the necessity of the standard
solution injection into the system for As determination. Additionally, carbon nanotubes
were also found in the atomizer surfaces when it was applied to Bi determination. Its
presence was confirmed by the transmission electronic microscopy technique.
xv
SUMÁRIO
PáginaLISTA DE ABREVIATURAS E ACRÔNIMOS........................................................... xxiii
LISTA DE TABELAS................................................................................................. xxv
LISTA DE FIGURAS.................................................................................................. xxvii
1. INTRODUÇÃO GERAL.......................................................................................... 1
1.1. HIPÓTESE E OBJETIVO.................................................................................... 3
2. REVISÃO BIBLIOGRÁFICA.................................................................................. 4
2.1. TÉCNICAS ESPECTROMÉTRICAS DE ANÁLISE………………….................... 4
2.2 ESPECTROMETRIA DE ABSORÇÃO ATÔMICA COM GERAÇÃO DE HIDRETO (HG-AAS)……………………………………................................................ 5
2.3. ESPECTROMETRIA DE ABSORÇÃO ATÔMICA COM TUBO NA CHAMA E SPRAY TÉRMICO........……………………………………………………...................... 11
2.4. MICROSCOPIA ELETRÔNICA DE VARREDURA………………….................... 15
Capítulo 1: Tubo metálico como atomizador na técnica de HG-AAS: determinação de Arsênio........ 19
1. OBJETIVO...................................................................................................... 21
2. INTRODUÇÃO.............................................................................................. 22
3. PARTE EXPERIMENTAL....................................................................... 24
3.1. INSTRUMENTAÇÃO…………………………………………………..................
24
3.2. SISTEMA PROPOSTO PARA GERAÇÃO DE HIDRETOS............ 24
3.2.1. DESCRIÇÃO DO SISTEMA……………………………….......................... 25
3.3. LEITURAS DA TEMPERATURA DO ATOMIZADOR DE LIGA METÁLICA…………………………………………………........................... 27
xvi
3.4. MATERIAIS, REAGENTES E SOLUÇÕES……………….................. 28
3.5. TESTE DE EXATIDÃO…………………………………...................... 28
3.6. PREPARO DAS AMOSTRAS…………………………….................. 29
3.6.1. AMOSTRAS DE TECIDO ANIMAL........................................................... 29
3.6.2. AMOSTRA DE SEDIMENTO DE RIO………………………...................... 29
3.7. DESEMPENHO ANALÍTICO…………………………………................30
3.8. ESTRUTURA DO DESENVOLVIMENTO DO TRABALHO…............ 30
3.9. MICROGRAFIAS E MAPEAMENTO……………………................... 31
4. RESULTADOS E DISCUSSÃO............................................ 32
4.1. NATUREZA DO TUBO METÁLICO………....................................... 32
4.2. ESTUDO DA ESTABILIZAÇÃO DA TEMPERATURA DO ATOMIZADOR INCONEL600®................................................................ 35
4.3. OTIMIZAÇÃO DO MÉTODO PARA DETERMINAÇÃO DEARSÊNIO…………………………………………………………………........ 35
4.3.1. OTIMIZAÇÃO DAS VARIÁVEIS FÍSICAS................................................ 35
4.3.1.1. Influência do volume injetado no sistema........................................ 36
4.3.1.2. Influência da vazão do carregador……............................................ 36
4.3.1.3.Influência do comprimento da bobina de reação……………............. 37
4.3.1.4. Influência das proporções de ar-acetileno……………….................. 38
4.3.1.5. Influência da vazão de gás de arraste………………………............. 40
4.3.1.6. Influência do diâmetro interno do capilar……………........................ 40
4.3.1.7. Influência da vazão de nebulização de água desionizada............... 41
4.3.1.8. Otimização da área total de furos do atomizador INCONEL600®.... 42
xvii
4.3.2. OTIMIZAÇÃO DAS VARIÁVEIS QUÍMICAS………………....................... 44
4.3.2.1. influência da natureza do ácido……………....................................... 44
4.3.2.2. Influência da concentração de tetrahidroborato de sódio …............ 45
4.3.2.3. Influência da concentração de hidróxido de sódio…………............. 46
4.4. DESEMPENHO ANALÍTICO…………………………………………............ 47
4.5. AVALIAÇÃO DE POSSÍVEIS CONCOMITANTES …………….......... 48
4.6. TESTE DE EXATIDÃO PARA O MÉTODO PROPOSTO PARA DETERMINAÇÃO DE ARSÊNIO……………………………............................... 50
4.7. MICROGRAFIAS E MAPEAMENTO…………………………………......... 51
5. CONCLUSÃO PARCIAL………………………………........... 59
CAPÍTULO 2: Tubo metálico como atomizador na técnica de HG-AAS: determinação de Bismuto......... 61
1. OBJETIVO...................................................................................................... 63
2. INTRODUÇÃO.............................................................................................. 64
3. PARTE EXPERIMENTAL....................................................................... 65
3.1. INSTRUMENTAÇÃO………………………………………………….................. 65
3.2. SISTEMA PROPOSTO PARA GERAÇÃO DE HIDRETOS.............. 65
3.3 MATERIAIS, REAGENTES, SOLUÇÕES……………………………........ 65
3.4 TESTE DE EXATIDÃO…………………………………………………............. 66
3.5 PREPARO DAS AMOSTRAS…………………………………............ 66
3.5.1 AMOSTRAS DE ANTIÁCIDO ………………………………........................ 66
3.5.2 AMOSTRAS DE LIGA DE AÇO……………………………………................ 67
xviii
3.6 DESEMPENHO ANALÍTICO……………………………………........................ 68
3.7. ESTRUTURA DO DESENVOLVIMENTO DO TRABALHO.................. 68
3.8. MICROGRAFIAS E MAPEAMENTO………………………...................... 69
3.8.1 PREPARO DAS AMOSTRAS PARA A SEM E A MET............................. 69
4. RESULTADOS E DISCUSSÃO………………………………............. 69
4.1. NATUREZA DO TUBO METÁLICO………………………............... 69
4.2. OTIMIZAÇÃO DO MÉTODO PARA DETERMINAÇÃO DE BISMUTO……........................................................................................ 71
4.2.1 OTIMIZAÇÃO DAS VARIÁVEIS FÍSICAS ………………........................ 71
4.2.1.1. Influência do volume injetado no sistema………………................... 71
4.2.1.2. Influência da vazão de carregador……......................................... 72
4.2.1.3. Influência da vazão de argônio……………........................................ 73
4.2.1.4. Influência do comprimento da bobina de reação……….................. 74
4.2.1.5. Influência do diâmetro interno do capilar……………………............ 75
4.2.1.6. Influência da vazão de nebulização de água desionizada….......... 76
4.2.1.7. Influência da proporção de ar-acetileno............................................ 77
4.2.1.8. Influência da área total de furos do atomizador INCONEL600®....... 78
4.2.2. INFLUÊNCIA DAS VARIÁVEIS QUÍMICAS PARA DETERMINAÇÃO DE BISMUTO……………………………….......................................................... 79
4.2.2.1. Influência da natureza de ácido…………........................................ 79
4.2.2.2. Influência da concentração de tetrahidroborato de sódio e de hidróxido de sódio......................................................................................... 80
4.3. DESEMPENHO ANALÍTICO………………………………………….............. 81
xix
4.4. AVALIAÇÃO DE POSSÍVEIS CONCOMITANTES............................... 82
4.4.1. AVALIAÇÃO DOS MASCARANTES…………………………................... 86
4.5. TESTE DE EXATIDÃO………………………………………………................ 87
4.6. MICROGRAFIAS E MAPEAMENTO…………………………………........ 89
5. CONCLUSÃO PARCIAL……………………………………................... 101
Capítulo 3: Tubo metálico como atomizador na técnica HG-AAS: determinação de Selênio................ 103
1. OBJETIVO…………………………………………………….. 105
2. INTRODUÇÃO………………………………………………... 106
3. PARTE EXPERIMENTAL..................................................... 108
3.1. INSTRUMENTAÇÃO………………………………………................... 108
3.2. SISTEMA PROPOSTO PARA GERAÇÃO DE HIDRETOS………. 108
3.3. MATERIAIS, REAGENTES E SOLUÇÕES………………………… 108
3.4. TESTE DE EXATIDÃO……………………………………………….... 109
3.5. PREPARO DAS AMOSTRAS………………………………………..... 109
3.5.1 SEDIMENTO MARINHO........................................................................... 109
3.5.2. AMOSTRA DE CABELO HUMANO…………………………....................... 110
3.5.3. AMOSTRA DE URINA……………………………………………………… 111
3.6 DESEMPENHO ANALÍTICO………………………………………….... 111
3.7. ESTRUTURA DO DESENVOLVIMENTO DO TRABALHO………... 111
3.8. MICROGRAFIAS E MAPEAMENTO……………………................. 112
xx
4. RESULTADOS E DISCUSSÃO............................................ 113
4.1. TESTES COM O ATOMIZADOR DE NÍQUEL E LIGA INCONEL600®......................................................................................... 113
4.2. OTIMIZAÇÃO DO MÉTODO PARA DETERMINAÇÃO DE SELÊNIO................................................................................................ 113
4.2.1 OTIMIZAÇÃO DAS VARIÁVEIS FÍSICAS…………………........................ 113
4.2.1.1 Influência do volume injetado no sistema......................................... 114
4.2.1.2. Influência do comprimento da bobina de reação…………................ 114
4.2.1.3. Influência da vazão de gás de arraste argônio………………........... 115
4.2.1.4.Influência da vazão do carregador………......................................... 116
4.2.1.5 Influência da vazão de nebulização de água desionizada………… 117
4.2.1.6 Influência do diâmetro interno do capilar……………………….......... 118
4.2.1.7 Influência da área total de furos do atomizador INCONEL600®……. 118
4.2.1.8 Influência da proporção de ar-acetileno............................................. 118
4.2.2. INFLUÊNCIA DAS VARIÁVEIS QUÍMICAS ............................................. 120
4.2.2.1 Influência da concentração de tetrahidroborato de sódio e de hidróxido de sódio………………………………………………………………... 120
4.2.2.2 Influência da natureza do ácido……………........................................ 121
4.3 DESEMPENHO ANALÍTICO…………………………………………… 122
4.4. AVALIAÇÃO DOS CONCOMITANTES………………………………. 123
4.5. TESTE DE EXATIDÃO……………………………………………….... 125
4.6. MICROGRAFIAS E MAPEAMENTO………………………………….. 125
5 . CONCLUSÃO PARCIAL……………………………............... 131
xxi
CONCLUSÕES FINAIS............................................................. 132
BIBLIOGRAFIA........................................................................ 134
xxiii
LISTA DE ABREVIATURAS E ACRÔNIMOS
AA – Absorção atômica - do inglês, Atomic absorption.
AAS – Espectrometria de Absorção Atômica – do inglês, Atomic Absorption
Spectrometry.
A – área do furo.
ca. – cerca de.
BG – Correção de fundo – do inglês, background correction.
CF – Fluxo Contínuo – do inglês, Continuous Flow.
d – Diâmetro.
d.i. – Diâmetro interno.
d.e. – Diâmetro externo.
eV – elétron volts.
ET AAS – Espectrometria de Absorção Atômica com Atomização Eletrotérmica – do
inglês, Electrothermal Atomic Absorption Spectrometry.
EPA – Agência de Proteção Ambiental – do inglês, Environmental Protection Agency.
F – Parâmetro estatístico F.
F AAS – Espectrometria de Absorção Atômica com Chama – do inglês, Flame Atomic
Absorption Spectrometry.
FI – Injeção em Fluxo – do inglês, flow injection.
FIA – Análise por Injeção em Fluxo – do inglês, Flow Injection Analysis.
FI-HG – Geração de Hidretos com Injeção em Fluxo – do inglês, Flow Injection –
Hydride Generation.
FNB (US) – Comissão de Nutrição e Alimento (Estados Unidos) – do inglês, Food and
Nutrition Board (United States).
GF AAS – Espectrometria de Absorção Atômica com Forno de Grafite – do inglês,
Graphite Furnace Atomic Absorption Spectrometry.
HG-AAS – Espectrometria de Absorção Atômica com Geração de Hidretos – do inglês,
Hydride Generation Atomic Absorption Spectrometry.
xxiv
ICP OES – Espectrometria de Emissão Óptica com Plasma Indutivamente Acoplado. –
do inglês, Inductively Coupled Plasma Optical Emission Spectrometry.
ICP-MS – Espectrometria de Massas com Plasma Indutivamente Acoplado - do inglês,
Inductively Coupled Plasma Mass Spectrometry.
IUPAC – do inglês, International Union of Pure and Applied Chemistry.
l – comprimento do furo.
Laser – Amplificação da Luz por Emissão Estimulada de radiação – do inglês, Light.
Amplification by Stimulated Emission of Radiation.
LD – Limite de detecção – do inglês, limit of detection.
LED – Diodo emissor de luz – do inglês, Light Emitthing Diode.
LQ – Limite de Quantificação – do inglês, limit of quantification.
MEV – Microscópio Eletrônico de Varredura.
µs – microsegundos.
PP – Polipropileno.
QTA – Atomizador Tubo de Quartzo – do inglês, quartz tube atomizer.
PUF – Espuma de poliuretano – do inglês, polyurethane foam.
r – raio.
R2 – Coeficiente de regressão.
RDA – Dieta Recomendada Permitida – do inglês, Recommended Dietary Allowance.
RSD – Desvio padrão relativo.
SEM – Microscopia Eletrônica de Varredura – do inglês, Scanning Electron Microscopy.
s – segundos.
σ – desvio padrão amostral.
t – Parâmetro estatístico t de Student.
TEM – Microscopia Eletrônica de Transmissão – do inglês, Transmition Electron
Microscopy.
THB – Tetrahidroborato – do inglês, tetrahydroborate.
TS-FF-AAS – Espectrometria de Absorção Atômica baseada em tubo na chama e
Spray Térmico – do inglês, Thermospray Flame Furnace Atomic Absorption
Spectrometry.
xxv
LISTA DE TABELAS
Capítulo 1 Página
Tabela 1: Composição da liga metálica INCONEL600® empregada para confecção do atomizador……………………………………….................................. 26
Tabela 2: Diferentes áreas estudadas, de um furo e áreas totais dos furos do atomizador................................................................................................................ 27
Tabela 3: Programa para decomposição assistida por radiação microonda para a amostra de sedimento de rio. Programa adaptado de Ribeiro et al. [73]………….. 30
Tabela 4: Variáveis estudadas para determinação de As…………......................... 31
Tabela 5: Influência da natureza dos ácidos na formação de arsina. Condições empregadas: Solução de As 50 µg L-1, 1% (m/v) NaBH4, 0,8%, (m/v) NaOH.......... 44
Tabela 6: Parâmetros analíticos após a otimização do método.............................. 48
Tabela 7: Carta de seletividade para a determinação de As 50 µg L-1.................... 50
Tabela 8: Resultados da quantificação de As nos materiais certificados obtidos pelo método proposto, (n=3).………………………................................................... 51
Capítulo 2
Tabela 9: Programa para a decomposição assistida por radiação microonda para a amostra bisuisan.......................................................................................... 67
Tabela 10: Variáveis estudadas para determinação de Bi...................................... 68
Tabela 11: Influência da natureza dos ácidos na formação da bismutina. Condições empregadas: Solução de Bi 50 µg L-1, NaBH4 0,08% (m/v), NaOH 0,1% (m/v) ............................................................................................................... 80
Tabela 12: Parâmetros analíticos após a otimização do método .......................... 81
Tabela 13: Carta de seletividade para a determinação de Bi 50 µg L-1................... 83
Tabela 14: Limites de detecção e quantificação do método antes e depois do teste com o Fe como interferente.............................................................................
85
Tabela 15: Estudo de alguns mascarantes para os interferentes Ni, Cu e Ag ....... 87
Tabela 16: Resultados da quantificação de Bi nas diferentes amostras a partir do
xxvi
método proposto, (n=3)............................................................................................ 88 Capítulo 3
Tabela 17: Programa para decomposição assistida por radiação microonda para a amostra de sedimento marinho............................................................................. 110
Tabela 18: Programa para decomposição assistida por radiação microonda para a amostra de cabelo humano................................................................................... 111
Tabela 19: Variáveis estudadas para determinação de Se..................................... 112
Tabela 20: Influência da natureza dos ácidos na formação do hidreto de selênio. Condições empregadas: Solução de Se 100 µg L-1, NaBH41% (m/v), NaOH 0,1% (m/v)......................................................................................................................... 122
Tabela 21: Parâmetros analíticos após a otimização do método............................ 123
Tabela 22: Figuras de mérito para a determinação de selênio por diferentes técnicas……………………………………………………………………………………. 123
Tabela 23: Carta de seletividade para a determinação de Se 100 µg L-1................ 124
Tabela 24: Resultados da quantificação de Se nas diferentes amostras obtidos pelo método proposto, (n=3).................................................................................... 125
xxvii
LISTA DE FIGURAS
Capítulo 1 Página
Figura 1. Representação esquemática do sistema de geração de hidreto com fluxo continuo. Figura adaptada de Dĕdina [1]………………………........................... 8
Figura 2. Representação esquemática da técnica TS-FF-AAS. Figura adaptada de Gáspár e Berndt [11]……………………………………………..................................... 14
Figura 3: Esquema do sistema de injeção em fluxo, na posição de amostragem. [B] Bomba peristáltica; [C] Solução carregadora (água desionizada, Mil); [P/Am] Solução Padrão ou Amostra; [I] Injetor Comutador; [Al1-Al2] alças 1 e 2, respectivamente; [R] redutor tetrahidroborato de sódio, com sistema de recirculação; [x] Ponto de confluência; [D] Descarte; [BR] Bobina de reação; [Ar] Argônio; [CS] Cela de separação; [TM] Tubo de liga metálica…............................... 25
Figura 4: Dimensões de um dos seis furos presentes no atomizador INCONEL600®............................................................................................................ 26
Figura 5: Foto do atomizador sobre o queimador do F AAS e as posições de medida de temperatura da parte externa do atomizador metálico……...................... 27
Figura 6: Ilustração das diferentes posições do atomizador analisadas pelo microscópio eletrônico de varredura……………………………………........................ .
32
Figura 7: Estudo da estabilidade do sinal analítico de As 50 µg L-1 após a injeção de um padrão concentrado de As (40 mg L-1)...............………………………............. 34
Figura 8: Estudo da estabilidade da temperatura no tubo INCONEL600®……......... 35
Figura 9: Influência do volume injetado. Condições empregadas: Solução de As 50 µg L-1, HCl 1 mol L-1, NaBH4 1% (m/v), NaOH 0,8% (m/v)…………………....... 36
Figura 10: (A) Influência da vazão do carregador, (B) Perfil de sinal a diferentes vazões de carregador. Condições empregadas: Solução de As 50 µg L-1, HCl 1 mol L-1, NaBH4 1% (m/v), NaOH 0,8% (m/v)…………………………………….......... 37
Figura 11: Influência do comprimento da bobina de reação. Condições empregadas: Solução de As 50 µg L-1, HCl 1 mol L-1, NaBH4 1% (m/v), NaOH 0,8% (m/v)………….................................................................................................... 38
Figura 12. Influência das vazões de ar-acetileno. Variação da vazão de acetileno (vazão de ar fixa em 10 L min-1) ( ); e variação da vazão de ar (vazão de acetileno fixa em 3 L min-1) ( ). Condições empregadas: Solução de As 50 µg L-1, HCl 1 mol L-1, NaBH4 1% (m/v), NaOH 0,8% (m/v)…………….............
xxviii
As 50 µg L-1, HCl 1 mol L-1, NaBH4 1% (m/v), NaOH 0,8% (m/v)……………............. 39
Figura 13: Influência da vazão de gás de arraste. Condições empregadas: Solução de As 50 µg L-1, HCl 1 mol L-1, NaBH4 1% (m/v), NaOH 0,8% (m/v)............ 40
Figura 14: (A) Influência do diâmetro interno do capilar, (B) Perfil de sinal analítico com capilar de 0,5 mm ; 1,0 mm e 1,5 mm de d.i. . Condições empregadas: Solução de As 50 µg L-1, HCl 1 mol L-1, NaBH4 1% (m/v), NaOH 0,8% (m/v).................................................................................................................. 41
Figura 15: (A) Influência da vazão de água desionizada na câmara de nebulização; (B) Perfil de sinal à uma vazão de 2,0 mL min-1; (C) Perfil de sinal à uma vazão de 3,6 mL min-1. Condições empregadas: Solução de As 50 µg L-1, HCl 1 mol L-1, NaBH4 1% (m/v), NaOH 0,8% (m/v)…............…........................................ 42
Figura 16: (A) Influência da área total de furos do atomizador; (B) Perfil de sinal com atomizador sem furo; (C) Perfil de sinal com atomizador com 43 mm2 de área total de furos. Condições empregadas: Solução de As 50 µg L-1, HCl 1 mol L-1, NaBH4 1% (m/v), NaOH 0,8% (m/v). ………..............……......................................... 43
Figura 17: Influência da concentração de ácido clorídrico. Condições empregadas: Solução de As 50 µg L-1, NaBH4 1% (m/v), NaOH 0,8% (m/v)…………..................... 45
Figura 18: Influência da concentração de tetrahidroborato de sódio. Condições empregadas: Solução de As 50 µg L-1, HCl 1,44 mol L-1, NaOH 0,8% (m/v)............. 46
Figura 19: Influência da concentração do hidróxido de sódio. Condições empregadas: Solução de As 50 µg L-1, HCl 1,44 mol L-1, NaBH4 0,7% (m/v)............ 46
Figura 20: Curva analítica para As, obtida nas condições otimizadas do método… 47
Figura 21: Micrografias das diferentes partes do atomizador INCONEL600®: (A) Parte superior; (B) Parte inferior; (C) Parte de trás; (D) Parte frontal. Micrografias dispostas na seguinte ordem: lado esquerdo (a), central (b) e lado direito (c) do atomizador, (E) Liga INCONEL600® sem uso, lado esquerdo com aumento de 100x e lado direito com aumento de 300x.............................……………................... 53
Figura 22: Composição da superfície do atomizador em diferentes posições (A-C) e antes do uso (D).....…………………………………………………………………....... 55
Figura 23: Distribuição dos elementos químicos na superfície interna da parte central atrás do atomizador com 2400 determinações. Aumento de 500x................. 56
Figura 24: Distribuição dos elementos químicos na superfície do atomizador sem uso. Aumento de 100x..........…………………………….............................................. 58
xxix
Capítulo 2
Figura 25: (A) Perfil de sinal com atomizador de Ni 99,9% (m/m); (B) Perfil de sinal com atomizador de liga Inconel600®. Condições empregadas: Solução de Bi 50 µg L-1, HCl 0,36 mol L-1, NaBH4 0,08% (m/v), NaOH 0,1% (m/v)......................... 70
Figura 26: Perfil de sinal após a injeção de um padrão concentrado de Bi (40 mg L-1) no atomizador de liga INCONEL600®. Condições empregadas: Solução de 50 µg L-1, HCl 0,36 mol L-1, NaBH4 0,08% (m/v), NaOH 0,1% (m/v)....... 71
Figura 27: Influência do volume injetado. Condições empregadas: Solução de Bi 50 µg L-1, HCl 0,36 mol L-1, NaBH4 0,08% (m/v), NaOH 0,1% (m/v)........................... 72
Figura 28: (A) Influência da vazão do carregador no sinal analítico; (B) Perfil de sinal com vazão de 6,1mL min-1; (C) Perfil de sinal com vazão de 11,3 mL min-1. Condições empregadas: Solução de Bi 50 µg L-1, HCl 0,36 mol L-1, NaBH4 0,08% (m/v), NaOH 0,1% (m/v)............................................................................................. 73
Figura 29: (A) Influência da vazão de gás de arraste Argônio; (B) Perfil de sinal para uma vazão de 35 mL min-1; (C) Perfil de sinal para uma vazão de 150 mL min-1. Condições empregadas: Solução de Bi 50 µg L-1, HCl 0,36 mol L-1, NaBH4
0,08% (m/v), NaOH 0,1% (m/v)................................................................................. 74
Figura 30: Influência do comprimento da bobina de reação. Condições empregadas: Solução de Bi 50 µg L-1, HCl 0,36 mol L-1, NaBH4 0,08% (m/v), NaOH 0,1% (m/v)....................................................................................................... 75
Figura 31: Influência do d.i. do capilar cerâmico. Condições empregadas: Solução de Bi 50 µg L-1, HCl 0,36 mol L-1, NaBH4, 0,08% (m/v), NaOH, 0,1% (m/v)................ 75
Figura 32: (A) Influência da vazão de água desionizada na câmara de nebulização; (B) Perfil de sinal para uma vazão de 3 mL min-1; (C) Perfil de sinal para uma vazão de 6 mL min-1. Condições empregadas: Solução de Bi 50 µg L-1, HCl 0,36 mol L-1, NaBH4 0,08% (m/v), NaOH 0,1% (m/v).......................................... 76
Figura 33: Influência da vazão de ar-acetileno. Condições empregadas: Solução de Bi 50 µg L-1, HCl 0,36 mol L-1, NaBH4 0,08% (m/v), NaOH 0,1% (m/v)................. 77
Figura 34: (A) Perfis de sinal para diferentes proporções de acetileno-ar. (A) 3:10 L min-1; (B) 4:10 L min-1; (C) 3:8 L min-1; (D) 3:10 L min-1. Condições empregadas: Solução de Bi 50 µg L-1, HCl 0,36 mol L-1, NaBH4 0,08% (m/v), NaOH 0,1% (m/v)... 78
Figura 35: Influência da área total de furos do atomizador INCONEL®. Condições empregadas: Solução de Bi 50 µg L-1, HCl 0,36 mol L-1, NaBH4 0,08% (m/v), NaOH 0,1% (m/v)....................................................................................................... 79
xxx
Figura 36: Influência da concentração de HCl. Condições empregadas: Solução de Bi 50 µg L-1, NaBH4 0,08% (m/v), NaOH 0,1% (m/v)............................................. 80
Figura 37: Influência da concentração de NaBH4 e NaOH. Condições empregadas: Solução de Bi 50 µg L-1, HCl 0,3 mol L-1.............................................. 81
Figura 38: Curva analítica para Bi obtida nas condições otimizadas do método...... 82
Figura 39: Composição da superfície do atomizador empregado antes do estudo com concomitantes..................................................................................................... 86
Figura 40: Micrografias das diferentes partes do atomizador INCONEL600®: (A) Parte superior; (B) Parte inferior; (C) Parte de trás; (D) Parte frontal. Micrografias dispostas na seguinte ordem: lado esquerdo (a), central (b) e lado direito (c) do atomizador. (E) Liga INCONEL® sem uso, lado esquerdo com aumento de 100x e lado direito com aumento de 300x.............................................................................. 91
Figura 41: Composição da superfície do atomizador em diferentes posições.......... 93
Figura 42: Região do atomizador (lado direito inferior) que apresentou nanotubos. (A) aumento de 25x; (B) aumento de 3000x; (C) 5000x; (D) aumento de 10000x..... 94
Figura 43: Região do atomizador (lado direito frontal) que apresentou nanotubos. (A) aumento de 100x; (B) aumento de 1800x; (C) 1300x; (D) aumento de 10000x... 95
Figura 44: Região do atomizador (parte central superior) que apresentou nanotubos. (A) aumento de 25x; (B) aumento de 1000x; (C) aumento de 2500x; (D) aumento de 10000x, (E) aumento de 55000x...................................................... 96
Figura 45: Microscopia de nanotubos de carbono obtida por meio da técnica MET. (A) Parte inferior do lado direito do atomizador, (B) Parte central superior do atomizador...................................................................................................................
97
Figura 46: Mapeamento elementar por meio da técnica MET, parte inferior do lado direito do atomizador, (A) do carbono (as partes claras são onde há a maior concentração de carbono), (B) do ferro (as setas indicam a concentração de ferro dentro do nanotubo de carbono). .............................................................................. 98
Figura 47: Distribuição dos elementos químicos na superfície interna da parte central superior do atomizador. Aumento de 1000x................................................... 99
Figura 48: Micrografias da fuligem formada no atomizador a diferentes aumentos: (A) 100x; (B) 500x; (C) 1200x; (D) 3000x; (E) 15000x e (F) 20000x (G) Elementos identificados pelo detector de Raios-X na fuligem formada no atomizador............... 100
xxxi
Capítulo 3
Figura 49: Influência dos volumes injetados de amostra e redutor, Volume de redutor (volume de amostra fixo em 1,6 mL); Volume de amostra (volume de redutor fixo em 1,6 mL). Condições empregadas: Solução de Se 400 µg L-1, HCl 7 mol L-1, NaBH4 1% (m/v), NaOH 0,1% (m/v)............................................................ 114
Figura 50: Influência do comprimento da bobina de reação. Condições empregadas: Solução de Se 400 µg L-1, HCl 7 mol L-1, NaBH4 1% (m/v), NaOH 0,1% (m/v)…………………………………………………………………………………... 115
Figura 51: (A) Influência da vazão de argônio; (B) Perfis de sinais a diferentes vazões de argônio ( 10,3 mL min-1; 45,1 mL min-1; 68,2 mL min-1;127,4 mL min-1; 165,1 mL min-1). Condições empregadas: Solução de Se 400 µg L-1, HCl 7 mol L-1, NaBH4 1% (m/v), NaOH 0,1% (m/v)……….................. 116
Figura 52: Influência da vazão de carregador. Condições empregadas: Solução de Se 400 µg L-1, HCl 7 mol L-1, NaBH4 1% (m/v), NaOH 0,1% (m/v) ........................ 117
Figura 53: Influência da vazão de água desionizada na câmara de nebulização. Condições empregadas: Solução de Se 400 µg L-1, HCl 7 mol L-1, NaBH4 1% (m/v),
NaOH 0,1% (m/v)....................................................................................................... 117
Figura 54: Influência da área total de furos do atomizador. Condições empregadas: Solução de Se 400 µg L-1, HCl 7 mol L-1, NaBH4 1% (m/v),
NaOH 0,1% (m/v) ...................................................................................................... 118
Figura 55: Influência da proporção de gases. Variação da vazão de ar (vazão de acetileno fixa em 3 L min-1; e variação da vazão de acetileno (vazão de ar fixa em 15 L min-1). Condições empregadas: Solução de Se 400 µg L-1, HCl 7 mol L-1, NaBH4 1% (m/v), NaOH 0,1% (m/v)…......................................................... 120
Figura 56: Curva analítica para Se obtida nas condições otimizadas do método..... 122
Figura 57: Micrografias das diferentes partes do atomizador INCONEL600®: (A) Parte superior; (B) Parte inferior; (C) Parte de trás; (D) Parte frontal. Micrografias dispostas na seguinte ordem: lado esquerdo, central e lado direito do atomizador; (E) Liga INCONEL600® sem uso, lado esquerdo com aumento de 100x e lado direito com aumento de 300x..................................................................................... 127
Figura 58: Micrografia do lado esquerdo parte inferior do atomizador. Aumento de 1500x. As setas indicam a formação de grânulos esbranquiçados............................ 128
Figura 59: Distribuição dos elementos químicos em alguns pontos da superfície interna, do lado esquerdo inferior do atomizador....................................................... 129
Dissertação de mestrado Aline Klassen
1
1. INTRODUÇÃO GERAL
Há um crescente aumento do monitoramento de elementos em baixas
concentrações presentes no meio ambiente ou até mesmo em amostras biológicas,
devido à periculosidade dos mesmos. É neste sentido que muitas técnicas analíticas
são de grande valia para a quantificação de elementos metálicos. Dentre elas se
destacam as técnicas de absorção atômica com chama e com forno de grafite. No
entanto, para elementos formadores de hidretos voláteis, a geração de hidretos se
destaca, por haver uma separação entre a fase gasosa e líquida, resultando em uma
diminuição das interferências inerentes a espectrometria atômica [1].
Neste contexto, muitos trabalhos da literatura apresentam o acoplamento do
sistema de geração de hidretos a diferentes técnicas, tais como: GF AAS [2], ICP OES
[3] e ICP-MS [4], para a quantificação dos elementos formadores de hidretos.
Entretanto, a química analítica tem tentado ampliar as potencialidades da técnica de
absorção atômica com chama, com o intuito de apresentar alternativas mais simples,
baratas, rápidas e sensíveis, como sistemas de pré-concentração [5], e até mesmo
diferentes atomizadores, tais como: tubos de quartzo com furos [6-8], filamento de
tungstênio [9] e tubos metálicos, baseados na técnica TS-FF-AAS [10, 11].
O interesse pelo emprego de atomizadores metálicos tem aumentado nos
últimos anos, devido às grandes vantagens apresentadas pelos mesmos, tais como:
elevado tempo de vida útil (ca. 2000 h), baixo custo (ca. R$ 14,00), bem como elevada
resistência, se comparado àqueles de quartzo ou sílica.
Por outro lado, foi verificado no trabalho de Brancalion et al. [12] que por meio
da técnica de TS-FF-AAS, com o emprego de menores vazões de solução carregadora,
ocorria uma maior introdução da amostra na fase gasosa que na fase líquida no
atomizador metálico, e, como conseqüência, um aumento da sensibilidade do método
para a determinação de Cd. Assim, os resultados sugeriram que atomizadores
metálicos poderiam ser estudados na técnica de HG-AAS, uma vez que, neste caso, se
tem a introdução no atomizador, apenas do vapor do analito de interesse.
No tocante ao estudo morfológico de atomizadores metálicos, algumas
alterações podem ser observadas na superfície das mesmas [13]. Para tentar entender
essas possíveis alterações, tem sido usada a microscopia eletrônica de varredura -
Dissertação de mestrado Aline Klassen
2
SEM, bem como a detecção de Raios-X para mapear as superfícies e obter
informações sobre a distribuição dos elementos químicos nestas superfícies.
Assim, a quantificação de elementos químicos como, As, Bi e Se, os quais são
encontrados em amostras de interesse medicinal, ambiental e industrial, pôde ser
investigada com o emprego de atomizador metálico na técnica de espectrometria de
absorção atômica com geração de hidretos.
Dissertação de mestrado Aline Klassen
3
1.1 HIPÓTESE E OBJETIVO
Baseado no fato de que houve uma melhora na sensibilidade do método para a
determinação de Cd por TS-FF-AAS, ao empregar menores vazões de solução
carregadora e como conseqüência a introdução de vapor de amostra no interior do
atomizador [12], surgiu a hipótese de que atomizadores metálicos pudessem favorecer
ambientes propícios para decomposição dos hidretos. Assim, para verificar esta
hipótese, este trabalho tem como objetivos:
I. Avaliar a eficiência de atomizador de liga metálica na técnica de geração de
hidretos na determinação de As, Bi e Se;
II. Estudar as superfícies internas dos atomizadores, com o auxílio de um
microscópio eletrônico de varredura, para avaliar as possíveis mudanças em suas
morfologias.
Dissertação de mestrado Aline Klassen
4
2. REVISÃO BIBLIOGRÁFICA
A revisão bibliográfica abordará temas diferenciados, todos referentes à essa
Dissertação. Dentre esses temas podemos citar: técnicas espectrométricas de análise,
técnica de geração de hidretos, trabalhos referentes a tubos na chama, e, por fim,
microscopia eletrônica de varredura.
2.1. TÉCNICAS ESPECTROMÉTRICAS DE ANÁLISE
O estudo de diferentes elementos químicos presentes principalmente no meio
ambiente, sempre foi de grande interesse na química analítica. Neste sentido, as
técnicas espectrométricas tem sido empregadas para quantificar esses elementos de
maneira sensível e seletiva.
Existem diferentes técnicas espectrométricas de análise de grande utilidade à
química analítica, dentre elas podemos citar: espectrometria óptica, de Raios-X e de
massas. A espectrometria óptica abrange técnicas de emissão atômica (ICP OES), e de
absorção atômica, tais como: F AAS e ET AAS.
A técnica AAS é a mais utilizada para a determinação dos elementos
individuais, a qual foi introduzida por Walsh em 1955, e está baseada no fato de o
elemento no estado de vapor atômico absorver radiação em certo comprimento de onda
e levar seus átomos do estado fundamental para o excitado [14]. A radiação absorvida
pelos átomos é característica e bem definida para cada elemento, e deve ser igual à
diferença dos níveis de energia do estado fundamental e excitado. Esta radiação
absorvida é proporcional a concentração do elemento na amostra, segundo a lei de
Beer. Para isso, o elemento deve ser atomizado em uma cela (atomizador) por onde
passa a radiação específica que o elemento a ser determinado deve absorver. Neste
contexto, podemos citar duas diferentes técnicas baseadas em diferentes
atomizadores: a espectrometria de absorção atômica com chama – F AAS, e a
espectrometria de absorção atômica com atomização eletrotérmica – ET AAS. Esta
última, por sua vez, apresenta uma variação na temperatura até atingir a temperatura
de atomização, ou seja, uma rampa de aquecimento para eliminação da matriz [15].
Dissertação de mestrado Aline Klassen
5
Na F AAS, a amostra é introduzida por meio de um sistema de nebulização e os
átomos são gerados a partir de uma chama formada no atomizador. Esta técnica foi por
muito tempo utilizada, no entanto, a mesma apresenta baixa sensibilidade, sendo esse
o motivo das investigações que buscam melhorar a performance da técnica. Neste
sentido, em trabalhos atuais, têm-se procurado resolver as limitações apresentadas
pela técnica com alternativas mais baratas, como acoplamento de sistemas de pré-
concentração e injeção em fluxo [15].
Por outro lado, em 1959, Boris L´Vov introduziu o conceito de atomização
eletrotérmica [16], a qual se baseia na introdução da amostra em uma plataforma de
grafite que é aquecida eletricamente. Esta técnica apresenta vantagens, tais como:
baixo consumo de amostra, melhor sensibilidade, pelo fato de ter um melhor controle
desde a etapa de secagem até a atomização. Nesta última, o vapor atômico fica
confinado em uma região especifica. No entanto, apresenta como limitação, elevado
custo e baixa freqüência analítica [15].
Neste sentido, a geração de hidretos foi introduzida em 1969 por Holak, para
contornar as limitações apresentadas pela técnica de absorção atômica, principalmente
para elementos formadores de hidretos, como As, Bi, e Se [17, 18].
2.2 ESPECTROMETRIA DE ABSORÇÃO ATÔMICA COM GERAÇÃO DE
HIDRETO (HG-AAS)
A técnica de geração de hidreto é baseada na formação de hidretos voláteis por
meio da mistura de uma amostra acidificada com um forte agente redutor [18]. O
sistema de geração de hidretos pode ser classificado em 4 etapas: 1) a geração dos
hidretos; 2) coleta do mesmo; 3) sua transferência até o atomizador; 4) a decomposição
e atomização do hidreto para posterior detecção do elemento de interesse [1,19].
Levando em consideração a sensibilidade, a seletividade, e a diminuição de
interferências, uma boa opção é o acoplamento do sistema de geração de hidretos a um
equipamento de absorção atômica para a quantificação de elementos formadores de
hidretos voláteis (As, Se, Sb, Bi, etc.) [18].
Dissertação de mestrado Aline Klassen
6
Os hidretos podem ser gerados por meio do uso de diferentes redutores, tais
como: redutores metálicos em meio ácido (Zn/HCl, SnCl2/HCl-KI e Mg/HCl-TiCl3) ou,
então, tetrahidroborato de sódio (THB), o qual deve estar em meio básico [1, 17].
Os métodos originais referentes a HG faziam uso de redutor do tipo zinco
metálico em meio ácido; porém, o mesmo apresenta um elevado tempo para a reação
se completar (ca. 10 min), diminuindo, portanto, a freqüência analítica, ou até mesmo
apresentar contaminação de As [20].
Por outro lado, D´Ulivo et al, testaram redutores orgânicos na geração de vários
elementos formadores de hidretos. Eles relataram que os aminoboranos se
assemelham ao redutor tetrahidroborato de sódio, e apresentam maior controle de
interferentes (ferro, por exemplo). Por outro lado, tem como desvantagem a formação
de espuma excessiva e maior tempo de reação para a formação dos hidretos, se
comparado com o THB [21].
Portanto, o agente redutor THB, é atualmente o mais empregado na técnica HG,
devido à rápida formação dos mesmos (µs em pH ≤ 1), bem como a redução de cerca
de todos os elementos formadores de hidretos [1]. A reação envolvida assume a
formação de hidrogênio nascente a partir da hidrólise do THB. Como apresentado na
reação 1, este hidrogênio nascente reduz o analito à hidreto, de acordo com a reação 2
[1].
BH4- + 3H2O + H+ H3BO3 + 8H• (1)
Mm+ + (m+n)H• MHn + mH+ (2)
Também, mais recentemente, tem sido proposta outra rota de formação dos
hidretos [22, 23]. Os autores supõem que o hidreto é formado por meio de reações
intermediárias entre analito e THB, ou seja, há primeiramente a formação de uma
espécie intermediária de hidroboro reativo, como mostrado pela equação 3. Assim, o
hidreto é formado por meio da transferência de um hidrogênio, ligado ao boro, para o
analito, via mecanismo concertado como ilustrado na equação 4.
Dissertação de mestrado Aline Klassen
7
(3)
(4)
O primeiro trabalho usando THB em geração de hidretos foi proposto em 1972
por Braman et al. [24]. Em 1974, Thompson e Thomerson [25] demonstraram
experimentalmente a melhora de sensibilidade com o uso de THB. Neste trabalho, os
hidretos foram gerados pela mistura de amostra acidificada com 1% (m/v) de THB e
transportado até um tubo de sílica de 17 cm montado sobre uma chama de ar-acetileno.
Foram determinados: As, Sb, Bi, Ge, Se, Te, Sn e, pela primeira vez, o hidreto de
chumbo, cujos limites de detecção encontrados foram, respectivamente: 0,0008; 0,0005;
0,0002; 0,5; 0,0018; 0,0015; 0,0005 e 0,1 µg mL-1.
É importante destacar que o transporte dos hidretos pode ser de dois modos,
por transferência direta ou por coleta. No primeiro modo, o hidreto formado é
transportado imediatamente para o caminho óptico do equipamento. No segundo modo,
o que ocorre é um aprisionamento do hidreto, após a sua formação. A utilização deste
geralmente é feita quando é usado um redutor que necessite de um tempo maior para a
formação completa do hidreto ou, até mesmo, no caso de trabalhos com pré-
concentração [1, 26].
A vantagem apresentada por parte do THB é em relação à rapidez na ação e
liberação dos hidretos, possibilita o emprego de um sistema automatizado, que pode ser
por fluxo continuo (CF) ou injeção em fluxo (FI), os quais se enquadram no modo de
geração de hidretos por transferência direta [1]. A figura 1 apresenta um diagrama
esquemático de um sistema automatizado (fluxo contínuo). Neste caso, um fluxo
constante de amostra, redutor e ácido se misturam com a conseqüente formação do
H2O+BH3 OHH2O BH3+As(OH)3
BH2OH(H2O)+(OH)2AsH2O
H
O
BH2
(OH)2As H
H
(OH)2As
Dissertação de mestrado Aline Klassen
8
hidreto. O sistema de FI é similar, com a exceção de que, neste caso, ocorre a mistura
de volumes fixos de amostra e de redutor, os quais são transportados por meio de uma
solução carregadora [1, 15].
Amostra
Ácido
NaBH4
Gás de purga
Gás de purga
Bobina de mistura
Bobina de reação
Hidreto
Descarte
Separador gás-líquido
Bomba peristáltica
Figura 1. Representação esquemática do sistema de geração de hidreto com fluxo continuo. Figura adaptada de Dĕdina e Tsalev [1].
Dentre as vantagens apresentadas pelos sistemas automatizados destacam-se:
melhora na sensibilidade do método, pois o hidreto formado é introduzido rapidamente
até o atomizador, menor risco de diluição do hidreto pelo gás de arraste, introdução de
pequenos volumes de amostra, sistemas miniaturizados, com conseqüente redução do
tempo de contato, minimizando os efeitos dos interferentes [27].
A literatura apresenta trabalhos de sistemas automatizados desde 1973 [28].
Em 1975 Ruzicka e Hansen propuseram uma nova estratégia de análise, a análise por
injeção em fluxo (FIA) [29]. Em 1979 Chan et al. [30] empregaram um sistema semi-
automatizado para determinar Bi em rochas. O método apresentou um limite de
detecção de 20 ng g-1. Por outro lado, Aström [31] utilizou um sistema por injeção em
fluxo, com a introdução de 700 µL de amostra de Bi em um alto fluxo de HCl, e
alcançaram um limite de detecção de 0,08 ng mL-1.
O sistema automatizado também foi aplicado por Schmidt et al. [32], para a
determinação de outros elementos formadores de hidretos. O redutor empregado foi
THB e os métodos desenvolvidos apresentaram sensibilidades iguais ou melhores às
Dissertação de mestrado Aline Klassen
9
técnicas manuais. Por outro lado, o método automatizado apresentou-se melhor que o
método manual, em termos de reprodutibilidade e facilidade de operação.
Assim, devido as grandes vantagens apresentadas pelos sistemas
automatizados, os mesmos são aplicados até hoje e até mesmo em trabalhos de
especiação, como o apresentado por Quináia e Rollemberg [33], os quais destacam a
determinação de espécies de As em águas naturais empregando sistemas FIA.
Uma outra etapa importante de um sistema de geração de hidretos, é a
separação do hidreto gasoso da solução. A eficiência dessa separação é de suma
importância, pois é nesta etapa que se garante que todo o analito seja transferido para o
atomizador, sendo, para isso, utilizado um separador gás-líquido. Os mais tradicionais
são os em forma de U, porém, estes apresentam dificuldades na separação do hidreto
da solução, diminuindo a reprodutibilidade e a sensibilidade do método [27, 31].
Atualmente, tem-se proposto separadores gás-líquido do tipo varredura [9] para
a determinação de As e Bi, o qual será empregado neste trabalho de Dissertação. A
eficiência na separação do hidreto por meio do uso desse tipo de separador faz com
que a sensibilidade dos métodos seja melhorada.
Assim, devido à separação das espécies de interesse, e na forma de hidreto,
das demais presentes nas amostras, a técnica de geração de hidretos se apresenta
com menos interferências se comparada a técnica AAS convencional. Porém, esta
técnica apresenta inúmeras interferências que podem ocorrer principalmente na fase
líquida, ou seja, durante a formação ou transferência do hidreto da solução ou, ainda,
interferência na fase gasosa [1].
É importante destacar que essas interferências tanto na fase líquida quanto na
fase gasosa, geralmente ocorrem quando o interferente está em excesso em relação ao
analito. Portanto, a interferência pode ser controlada por meio da razão de
analito:interferente.
As interferências da fase líquida são devido às mudanças na liberação do
hidreto da solução, e é ocasionada por compostos da matriz da amostra, ou seja, o
analito pode estar ligado a estes compostos e não ficar totalmente livre, mesmo com o
tratamento da amostra.
Dissertação de mestrado Aline Klassen
10
Partículas sólidas, suspensões orgânicas, compostos inorgânicos ou orgânicos
dissolvidos, podem capturar o analito impedindo a formação do hidreto. A destruição
incompleta da matéria orgânica não permite a liberação da arsina, por exemplo [34].
As interferências podem ocorrer de diversas maneiras, como: reação do
interferente com o analito antes da adição do redutor ou reação simultânea entre
analito, interferente e redutor. Também, o hidreto formado pode se ligar diretamente a
um interferente ou àquele interferente que reagiu com o redutor. Por fim, o redutor
também pode ser consumido preferencialmente pelos interferentes. Esta última, é
ocasionada, principalmente, por metais de transição [1].
Smith, em 1975 [35], relatou a interferência dos metais de transição como Cu,
Ag, Ni e Co, por exemplo, na determinação de elementos formadores de hidretos ao
empregar uma chama de argônio/hidrogênio. O mesmo autor verificou que metais
alcalinos e alcalinos terrosos apresentaram menos de 10% de interferência na
determinação de 6 elementos, e nos níveis estudados. Stripeikis et al. [36]
determinaram Se na presença de Fe e Cu com o emprego de HCl 7 mol L-1. O elemento
Cu começou a interferir, estando a um excesso de 250 vezes em relação ao Se; no
entanto, Fe apresentou interferência à partir de um excesso de 4500 vezes. Por outro
lado, com o emprego de uma micro-coluna de troca aniônica as tolerâncias passaram
para 1:400.000 e 1:250.000, para Se:Fe e Se:Cu, respectivamente.
Liu et al. [37], verificaram uma perda de mais de 10% do sinal do analito (Bi e
Se), quando a razão de analito:Cu foi maior que 1:5000 e 1:1000, respectivamente.
Também, o sistema apresentou uma absorção não específica atribuída à presença do
elemento Cu, confirmando a necessidade da remoção deste, das amostras. Takase et
al. [38] determinaram Bi em amostras de liga e perceberam uma tolerância a Cu e Ni,
estando a um excesso de 5.000 e 10.000 vezes, respectivamente. No entanto, com o
emprego de 2.10-4 mol L-1 de 2-2-tiazolilazo-p-cresol, como agente mascarante, a
tolerância a Ni e Cu passou para 160.000 e 16.000 vezes, respectivamente.
Por outro lado, as interferências da fase gasosa são ocasionadas por espécies
voláteis, que na maioria das vezes são outras espécies formadoras de hidretos. Elas
podem ocorrer durante o transporte do hidreto, onde o interferente toma o seu lugar
durante a passagem do mesmo até o atomizador, retardando a coleta do sinal analítico,
Dissertação de mestrado Aline Klassen
11
ou até mesmo ocorrendo a perda do hidreto. Como o relatado por Hall et al. [39]. Os
autores mostraram que a presença de 10 mg L-1 de As e Sb não interferiram na
determinação de Bi. Entretanto, Se apresentou uma tolerância a As de 60 vezes.
Outro caso de interferência na fase gasosa é o transporte de interferentes até o
atomizador. Este tipo de interferência está diretamente ligada ao mecanismo de
atomização, onde o interferente pode reduzir a eficiência na atomização dos hidretos.
Em se tratando de atomização, como já descrito anteriormente, é a etapa
fundamental da espectrometria de absorção atômica, bem como da espectrometria de
absorção atômica com geração de hidretos.
Nos primeiros trabalhos com hidretos voláteis, os mesmos eram atomizados
diretamente em uma chama de difusão de argônio e hidrogênio [40]. No entanto, esse
procedimento possui desvantagens como: tempo de coleta do sinal analítico,
sensibilidade limitada, diluição do hidreto quando o mesmo passa pela chama, e
elevada absorção de fundo [25]. Desde então, muitas propostas tem sido feitas com o
intuito de melhorar esses problemas por meio do emprego de atomizadores.
2.3. ESPECTROMETRIA DE ABSORÇÃO ATÔMICA COM TUBO NA
CHAMA E SPRAY TÉRMICO
Devido às limitações apresentadas com a introdução do hidreto diretamente na
chama, como o relatado anteriormente, muitas propostas têm sido levantadas com
relação ao emprego de atomizadores na forma de tubo para atomização de hidretos
voláteis. Essas idéias provavelmente surgiram baseadas nos primeiros trabalhos
empregando tubo na chama, como o relatado por Robinson em 1962 [41], o qual
empregou um tubo de quartzo na forma linear ou de um T sobreposto na chama do
equipamento com o intuito de melhorar a sensibilidade da técnica F AAS por
aprisionamento dos átomos. A sua proposta apresentou um ganho em sensibilidade e
limite de detecção. Em 1970, Delves [42] propôs o emprego de um recipiente de Ni de
10 mm de diâmetro e 5 mm de altura, para suportar pequenos volumes de amostra.
Este recipiente era então levado a um tubo de Ni posicionado em uma chama, para a
quantificação dos elementos presentes nas amostras. Com isso, uma melhora em
Dissertação de mestrado Aline Klassen
12
termos de limites de detecção da F AAS com pequenos volumes de amostra foi
alcançada.
Com relação aos atomizadores empregados na técnica de HG-AAS, o primeiro
trabalho empregando um tubo na chama foi proposto por Thompson e Thomerson em
1974 [25], eles avaliaram as vantagens apresentadas com o uso de um tubo
(atomizador de sílica) em uma chama de ar-acetilano, como um dispositivo de
decomposição de hidretos. As vantagens em relação à introdução dos hidretos
diretamente em uma chama foram: a diminuição do sinal de fundo para os elementos As
e Se, bem como a melhora na sensibilidade dos métodos. No mesmo ano e mês,
Goulden e Broksbank [43] aplicaram o atomizador de sílica, aquecido por meio de uma
resistência, para a decomposição dos hidretos de forma automatizada e simultânea. As
sensibilidades dos métodos encontradas foram duas ordens de grandeza maiores
àquelas apresentadas por métodos com introdução direta dos hidretos em uma chama.
Entretanto, o QTA é o atomizador mais empregado na geração de hidretos. Este
é um tubo de quartzo na forma de um T, com uma parte posicionada no caminho óptico
e a outra (transversal à esta) usada para a introdução do hidreto. Este atomizador pode
ser de dois tipos: 1) tubo de quartzo aquecido externamente ou 2) tubo de quartzo com
chama interna. O tubo de quartzo aquecido, emprega uma resistência elétrica ou uma
chama de ar-acetileno para atingir uma temperatura que varia de 700ºC a 1100ºC. Por
outro lado tubo de quartzo com chama interna emprega um tubo especial (tubo de
junção) para a entrada de uma chama de oxigênio, ou hidrogênio, no atomizador, para
sustentar uma chama rica em oxigênio-hidrogênio. Este atomizador não requer
aquecimento externo [7]. Ele foi primeiramente introduzido por Siemer e Hageman [44].
Em ambos os atomizadores, os hidretos, sob condições ótimas, são atomizados
por reações com radicais de hidrogênio, extremamente energéticos [45].
A vantagem apresentada pelo QTA é a elevada sensibilidade, o baixo ruído e os
bons limites de detecção. Por outro lado, como desvantagens, podemos citar: a pouca
resistência à atomização de interferentes e a linearidade insatisfatória da curva de
calibração [6, 7, 46].
No entanto, até hoje, o atomizador de quartzo é o mais empregado, como
percebe-se por meios dos trabalhos encontrados na literatura, que envolvem pré-
Dissertação de mestrado Aline Klassen
13
concentração [47], especiação [48], e até mesmo a quantificação total dos elementos
químicos formadores de hidretos. Dĕdina, em 1982 [49], estudou o tubo de quartzo com
chama interna. O mesmo introduziu um fluxo constante de oxigênio no interior do tubo
de quartzo e percebeu uma redução de 2-3 ordens de grandeza nas interferências
causadas por As, Sn, Bi e Sb, se comparadas àquelas apresentadas com o uso de
atomizadores de tubo de quartzo aquecidos eletricamente, ou em chama convencional.
Grinberg et al. [6] descreveram o uso de um atomizador QTA com multi-chamas, ou
seja, um atomizador de quartzo aquecido externamente por uma chama ar-acetileno
com 5 furos de 2 mm de diâmetro, cada um, na parte inferior do atomizador, por onde
ocorria a entrada parcial da chama. O referido trabalho apresentou maior tolerância às
interferências apresentadas por outros elementos formadores de hidretos na
determinação de As, Bi, Sb e Se; porém, o método apresentou uma perda em
sensibilidade de 25 – 75%. Uma explicação para esse fato pode ser, as reações entre o
analito e os componentes da chama ar-acetileno, que ocorrem preferencialmente às
reações entre analito e interferente.
Dĕdina e Matousek em 2000 [7] utilizaram um atomizador com multi-
microchamas com a introdução de uma mistura de gases argônio-oxigênio para
determinação de Se. Eles observaram que a absorbância foi em torno de 10% maior
que com o uso de QTA convencional, maior linearidade (10 vezes), e uma maior
tolerância a interferentes. No entanto, os limites de detecção foram comparáveis para os
dois atomizadores.
Recentemente tem sido proposto outro tipo de tubo na chama com a função de
atomizador: o tubo de Ni, empregado primeiramente por Gáspár e Berndt em 2000 na
técnica TS-FF-AAS [11]. Esta técnica tem por princípio a introdução da amostra em um
tubo de liga de Ni 99,9% (m/m), que está sobre a chama de um espectrômetro de
absorção atômica, por meio de um capilar cerâmico. A representação esquemática está
ilustrada na figura 2.
Dissertação de mestrado Aline Klassen
14
Tubo de níquel sobre o queimador
da chama
AutoamostradorBomba peristáltica
Capilar cerâmico
Figura 2. Representação esquemática da técnica TS-FF-AAS. Figura adaptada de Gáspár e Berndt [11].
Esta técnica é amplamente empregada para determinação de muitos
elementos, em diferentes amostras, sendo simples, robusta e apresentando ótima
sensibilidade. A eficiência de nebulização desta técnica pode ser atribuída ao elevado
aquecimento na extremidade do capilar cerâmico (ca. 1 cm), uma vez que a formação
do spray térmico, parece estar, intrinsecamente ligada ao efeito de Leidenfrost [12, 50].
A completa introdução da amostra implicou na melhora do limite de detecção da técnica
de 14 - 67 vezes para 5 elementos investigados [11]. Desde então, diveros trabalhos
tem sido encontrados na literatura, com o emprego da técnica TS-FF-AAS.
As vantagens da mesma podem ser comprovadas por diversos trabalhos
publicados, como o apresentado por Pereira-Filho et al. [51]. Os autores demonstraram
as vantagens do uso da técnica TS-FF-AAS na determinação de Cd, Cu e Pb em
amostras de suspensão de rim suíno, espinafre, massa de tomate e fígado bovino. Os
limites de detecção encontrados foram de 0,5 µg L-1, 4,3 µg L-1 e 3,5 µg L-1,
respectivamente. Por outro lado, Tarley e Arruda [52] determinaram Cd empregando
espuma de poliuretano (PUF) como material pré-concentrador. Esta metodologia
apresentou um aumento no poder de detecção de ca. 5 vezes (LD= 0,12 µg L-1),
quando comparado à sensibilidade da técnica TS-FF-AAS, sem o sistema de pré-
concentração.
Nascentes et al. [53], determinaram os elementos Zn e Cu em suco de frutas e
leite bovino sem qualquer pré-tratamento da amostra empregando a técnica de TS-FF-
AAS. Os métodos apresentaram limites de detecção de 2,2 e 0,91 µg L-1,
respectivamente para Cu e Zn. A técnica, bem como sua eficiência, também foi
Dissertação de mestrado Aline Klassen
15
empregada para a determinação de Mn, Cu, Pb e Zn em cervejas, como demonstrado
por Nascentes et al. [54].
Trabalhos recentes como o de Brancalion e Arruda [10] demonstraram as
vantagens do uso da técnica na determinação de Cd por decomposição de amostras de
plantas medicinais, assistida por radiação microonda empregando mini-frascos. A
técnica apresentou-se simples, rápida e com redução de contaminação. O limite de
detecção obtido para o método foi de 5,2 µg L-1.
Por outro lado, foi recentemente publicado o emprego de atomizador metálico
na técnica de geração de hidretos, como relatado por Figueiredo et al. [13]. Nesse
trabalho, os autores determinaram o elemento Sb pela técnica HG-AAS empregando
um atomizador de liga metálica INCONEL600®. Os mesmos obtiveram um aumento de
10 vezes na sensibilidade se comparado com a sensibilidade apresentada pelo QTA
convencional.
2.4. MICROSCOPIA ELETRÔNICA DE VARREDURAParalelamente ao desenvolvimento dos microscópios eletrônicos de
transmissão, surgiu o microscópio eletrônico de varredura (SEM). Este permite a
visualização da superfície de amostras volumosas [55], ou seja, de estruturas e
microestruturas invisíveis a olho nu [56]. Em 1848, Leyden fez uso da microscopia no
estudo em células, e em 1957, Pasteur aplicou a microscopia em estudos com bactérias.
O primeiro microscópio óptico foi estabelecido por Abbé em 1873 [56].
Com o objetivo de melhorar o microscópio em ternos de resolução, surgiu a
microscopia eletrônica, a partir da união das teorias de Louis de Broglie e Schrödinger
(associação da natureza da onda com os elétrons e desenvolvimento dos mecanismos
da onda, respectivamente), com a teoria de Ruska e Knoll, a qual se baseia nas
propriedades das lentes [56].
O primeiro protótipo de microscópio eletrônico foi construído por Ernst Ruska e
Max Knoll em 1931, sendo sua característica relacionada com o fato de a imagem ser
formada, ponto a ponto, pela varredura de um feixe de elétrons sobre a amostra [57].
Após 4 anos, o primeiro trabalho envolvendo conceitos de um microscópio de varredura
foi desenvolvido por Knoll. Em 1942, um microscópio exclusivamente de varredura foi
Dissertação de mestrado Aline Klassen
16
desenvolvido por Zworykin e colaboradores, quando foram geradas imagens
topográficas por meio da detecção de elétrons secundários [58]. O primeiro equipamento
comercial foi construído em 1965 pela Cambridge Scientific Instruments. Porém, nos
anos 80, a técnica se tornou mais versátil por empregar microscópios capazes de
examinar amostras sob pressão relativamente elevada, o que impede a perda de água,
o que foi fundamental para análise de amostras biológicas.
Os microscópios eletrônicos utilizam elétrons no lugar de luz para a formação da
imagem, sendo essa a característica que os diferenciam dos microscópios ópticos. Com
isso, um ganho em resolução foi obtido, com conseqüente aumento da visualização,
podendo chegar a ordem de nanômetros [58].
A técnica de microscopia eletrônica se baseia no fato de haver uma interação de
feixes primários emitidos, com a amostra. A irradiação da amostra com elétrons provoca
a emissão de elétrons secundários, retroespalhados e de raios-X. No entanto, a maioria
dos microscópios eletrônicos apresenta detectores para elétrons secundários e
retroespalhados para obtenção de imagens [58].
Na química analítica, a técnica SEM foi muito empregada para estudar a
morfologia das plataformas de grafite, como o relatado por Welz et al. [59], os quais
verificaram o tempo de vida útil das mesmas após o emprego de nitrato de lantânio
como modificador químico no tubo de grafite. Foram aplicadas diferentes concentrações
deste modificador e as micrografias foram obtidas após 200 determinações. O estudo
mostrou que após o uso prolongado do tubo sem o emprego deste modificador químico
foi observada a formação de nódulos de grafite pirolítico. Após o emprego de nitrato de
lantânio, essa formação de nódulos de grafite foi prevenida. Por outro lado, em altas
concentrações deste modificador, a corrosão do tubo de grafite foi observada. Em 2002
Arruda e colaboradores [60] investigaram a superfície da plataforma de L’vov por meio
da técnica SEM, após o emprego de Zr como modificador químico permanente. Os
mesmos verificaram diferenças na morfologia de plataformas tratadas com Zr das
convencionalmente tratadas com Mg(NO3)2. Também, os autores puderam observar que
as morfologias foram similares quando comparadas com as plataformas novas.
Flores et al. em 2005 [61] verificaram o desempenho do modificador permanente
Rh por meio da técnica SEM, para a determinação de Sc em suspensão de sedimento
por ET AAS. Os autores perceberam que o modificador permanente Rh ficou
Dissertação de mestrado Aline Klassen
17
incorporado na superfície da plataforma; entretanto, sem o tratamento com este
modificador, foi verificada corrosão em alguns pontos da superfície da plataforma de
grafite, bem como efeito de memória.
Micrografias foram também empregadas após o uso do tubo de Ni na técnica de
TS-FF-AAS [62]. Foi verificado o surgimento de alguns orifícios, bem como a presença
de elementos Ca, P, Si e Mg, principalmente na região de impacto do spray térmico.
Portanto, o emprego da microscopia eletrônica de varredura torna-se importante
para verificar possíveis alterações na superfície dos atomizadores empregados, bem
como a distribuição, a deposição dos elementos químicos e as possíveis interações
envolvidas com os atomizadores.
Dissertação de mestrado Aline Klassen
19
Capítulo 1 Tubo metálico como atomizador na técnica de HG-AAS: determinação
de Arsênio
Dissertação de mestrado Aline Klassen
21
1. OBJETIVO
Este capítulo visa o desenvolvimento de uma metodologia para a determinação
do As, empregando um tubo de liga metálica como atomizador na técnica de HG-AAS.
Primeiramente, foram avaliadas as variáveis físicas e, posteriormente, as variáveis
químicas envolvidas no sistema proposto. Após as otimizações, foram obtidos os
parâmetros analíticos, um estudo com concomitantes, bem como teste de exatidão do
método com materiais de referência certificados.
Ao final das etapas, o atomizador metálico foi cortado em diferentes partes e
estas analisadas por meio da técnica de microscopia eletrônica de varredura acoplada
a um detector de Raios-X.
Dissertação de mestrado Aline Klassen
22
2. INTRODUÇÃO
O As foi usado há mais de 2400 anos na Grécia, e em Roma, como veneno e
agente terapêutico. Os farmacologistas estudaram este elemento devido a sua história,
e, a base de muitos conceitos modernos da farmacoterapia é devido a trabalhos de
Ehrlich com espécies orgânicas de As [63].
A maior fonte de As está nas rochas, mas pode ser também encontrado na
água, no ar e no solo, devido ao intemperismo das rochas [63]. Como exemplo,
podemos citar as nascentes de água em partes da Argentina, do Chile e da Tailândia,
as quais apresentam concentrações elevadas do elemento As. Este também pode ser
liberado no meio ambiente por ser um subproduto da fundição de Cu, Pb, Zn, entre
outros, ou até mesmo pela combustão do carvão. Entretanto, devido a sua
bioacomulação pode ser encontrado em tecidos animais e vegetais [15].
A principal fonte antrópica do As é a produção de pesticidas, podendo estar
presente, então, em frutos e alimentos borrifados com esse tipo de pesticida, ou até
mesmo lixiviados para rios e águas subterrâneas quando empregados no solo [63]. Na
forma de trióxido de arsênio (As2O3), este elemento é aplicado no tratamento de
leucemia promielocítica aguda [64]. Também é usado como arsina na produção dos
chips de computadores, nas indústrias de vidro, na preservação da madeira, na
produção de semicondutores, na fabricação de LED, laser, etc. [63,65].
A toxicidade do As é maior na sua forma inorgânica do que na forma orgânica,
mesmo quando administrado em pequenas doses, principalmente na forma de gás
arsina (AsH3), podendo causar câncer de pele, doenças cardiovasculares, diabetes,
perda da audição, anemia, entre outros [66, 67]. Apesar de ser eficiente no tratamento
de leucemia, tumores de próstata, rim e bexiga, quando ingerido em doses elevadas,
causa dor abdominal, vômito, diarréia, e, em casos crônicos, necrose tubular renal,
dificuldade respiratória e neuropatias [65].
As espécies de As trivalentes inibem muitas enzimas, reagindo com ligantes
biológicos que contenham grupamento SH disponíveis.
Os sais de arsênio solúveis são altamente tóxicos, pois podem ser mais
facilmente absorvidos que os óxidos pelo trato gastrointestinal. Assim o As fica
armazenado principalmente no fígado, rins, coração e pulmão, podendo ser também
Dissertação de mestrado Aline Klassen
23
encontrado nos cabelos e unhas, devido à elevada concentração de sulfidrila e
queratina [63].
Devido à sua toxicidade, um novo padrão de redução de nível máximo permitido
de As em águas naturais, tornou-se efetivo pela ANVISA e pela Agência de Proteção
Ambiental (EPA). A redução foi de 50 µg L-1 para 10 µg L-1 [68].
Em virtude da fonte variada deste elemento, a sua concentração deve ser
monitorada em diferentes amostras por técnicas como a espectrometria de absorção
atômica com geração de hidretos, anteriormente descrita no item 2.2 da revisão
bibliográfica. Para isso, a decomposição dessas amostras é primordial, pois é
necessário que todo elemento esteja na forma livre para que a arsina seja formada.
Amostras como sedimento, por exemplo, onde este elemento é abundante, são
facilmente solubilizados e/ou mineralizados por radiação microonda. Esta envolve
temperatura e pressão para decomposição da amostra, obtidas por meio da interação
da radiação microonda com a mesma. Esses parâmetros são controlados e permitem a
determinação adequada de etapas para uma decomposição completa [69]. É
importante destacar também, que é necessário o uso de reagentes químicos para uma
decomposição eficaz da amostra. Por outro lado, em amostras de tecido animal (peixes,
por exemplo), a maior quantidade de As está presente na forma orgânica, sendo de
difícil mineralização [69]. Para as mesmas, empregando decomposição assistida por
radiação microonda, é necessário o uso de ácidos altamente oxidantes como, ácido
perclórico, por exemplo, no entanto, este é pouco usado devido a sua periculosidade.
Quevauviller et al. [70] obtiveram baixas recuperações para As em amostras de peixes
usando ácido nítrico e peróxido por decomposição com microonda em sistema aberto.
Jones e Capar [71] mostraram a eficiência na mineralização de amostras de tecido de
ostra com o uso de uma mistura de três ácidos: nítrico, sulfúrico e perclórico, para a
determinação de As. Outros autores mostram a eficiência na mineralização em linha de
amostras, por meio do uso de radiação ultravioleta [72].
Por outro lado, uma técnica rudimentar como a calcinação, pode ser uma opção
para a mineralização dessas amostras, desde que se tenha o cuidado para não haver
perdas do analito. Esta tem por fundamento a combustão da matéria orgânica por meio
de um forno tipo mufla. A queima da fração orgânica ocorre com o oxigênio do ar
Dissertação de mestrado Aline Klassen
24
(agente oxidante), resultando em uma cinza (material inorgânico não volátil) solúvel em
ácido diluído [69, 73]. Esta metodologia é uma alternativa barata, eficiente, porém
morosa.
3. PARTE EXPERIMENTAL
3.1. INSTRUMENTAÇÃO
Foi utilizado um espectrômetro de absorção atômica com chama (F AAS)
modelo AAnalyst300, marca Perkin-Elmer, equipado com corretor de fundo de Deutério
e um software PE-AA WinLab. As condições de operação do equipamento foram as
sugeridas pelo fabricante (comprimento de onda de 193,7 nm, fenda de 0,7 nm e
corrente da lâmpada EDL de 300 mA). As medidas dos sinais de absorbância foram
baseadas em área de sinal (absorbância integrada) e corrigidas do sinal de fundo.
Para a análise das micrografias foi empregado um microscópio eletrônico de
varredura (MEV), marca Jeol, modelo JSM-6360 LV, e um suporte de ouro que serviu
de porta amostra.
3.2. SISTEMA PROPOSTO PARA GERAÇÃO DE HIDRETOS
O sistema proposto está ilustrado na figura 3. A arsina foi gerada por meio de
um sistema FI-HG acoplado a um espectrômetro de absorção atômica com chama. Os
elementos químicos foram atomizados em um tubo de liga metálica INCONEL600®.
O sistema constitui de bomba peristáltica Ismatec IPC-12, com tubos de Tygon
de diferentes diâmetros para o transporte das soluções, reagente, bem como da
solução carregadora. Um injetor-comutador de acrílico (polimetracrilato de metila), e
pontos de confluência de acrílico [74], bem como, tubos de polipropileno (PP) de
0,7 mm (d.i.) foram empregados com a finalidade de conduzir a solução. O hidreto foi
separado em uma cela de separação gás-líquido de acrílico [9] e o gás de purga
utilizado no sistema foi o argônio.
Dissertação de mestrado Aline Klassen
25
Figura 3: Esquema do sistema de injeção em fluxo, na posição de amostragem. [B] Bomba peristáltica; [C] Solução carregadora (água desionizada, Milli-Q); [P/Am] Solução Padrão ou Amostra; [I] Injetor Comutador; [Al1-Al2] alças 1 e 2, respectivamente; [R] redutor tetrahidroborato de sódio, com sistema de recirculação; [x] Ponto de confluência; [D] Descarte; [BR] Bobina de reação; [Ar] Argônio; [CS] Cela de separação; [TM] Tubo de liga metálica.
3.2.1. DESCRIÇÃO DO SISTEMA
O padrão de As, juntamente com o redutor, é transportado por meio de uma
solução carregadora, com o auxílio de uma bomba peristáltica até o ponto de
confluência, onde se misturam. Após isso, seguem até a bobina de reação, onde o
hidreto é formado. O mesmo é, então, separado por meio de uma cela de separação
gás-líquido, e transportado com o auxílio de um gás de arraste (argônio) até o
atomizador de liga metálica (INCONEL600®, Camacam, São Paulo) que está sobre o
queimador do AAS, semelhante ao sistema proposto por Gáspar e Bernt [11]. Este
atomizador, cuja composição está apresentada na tabela 1, foi confeccionado com
dimensões 100 x 12 x 10 mm (comprimento x d.e. x d.i.), com seis aberturas de mesmo
tamanho em forma de elipse, igualmente espaçadas na parte inferior, para a entrada
parcial da chama, e 1 orifício (d= 2 mm) no centro na parte frontal, perpendicular aos
demais furos. Este último é usado para a introdução do capilar, cuja extremidade fica
cerca de 2 mm dentro do tubo atomizador.
A figura 4 representa as posições de cada furo do atomizado e a equação
empregada para o cálculo da área de cada um deles. Diferentes áreas totais de furos (a
soma de cada uma das áreas) foram estudadas, e os valores estão descriminados na
tabela 2.
DA1
2
x
B I
Ar
CS
Capilar
Refluxo
BRDAl
l1
2
B
CS
CR
C
D
Al
P/Am
TM
Dissertação de mestrado Aline Klassen
26
rl
Afuro = r(rπ + 2l)
Seis furos na parte inferior para entrada parcial da chama
Tabela 1: Composição da liga metálica INCONEL600® empregada para confecção do atomizador.
Elemento Químico Composição da liga % (m/m)* Níquel 75,600
Cromo 15,200
Ferro 7,960
Manganês 0,360
Alumínio 0,280
Silício 0,210
Titânio 0,210
Cobalto 0,030
Carbono 0,025
Cobre 0,020
Boro 0,004
Fósforo 0,004
Enxofre 0,001
*Dados fornecidos pela empresa CAMACAN
Onde, r: é o raio;
l: comprimento do furo.
Figura 4: Dimensões dos furos presentes no atomizador INCONEL600®.
Dissertação de mestrado Aline Klassen
27
Tabela 2: Diferentes áreas estudadas, de um furo e áreas totais dos furos do atomizador.
Área, mm2 6x Área, mm2
3,2 19 7,2 43
11,2 67 15,2 91 19,2 115
3.3. LEITURAS DA TEMPERATURA DO ATOMIZADOR DE LIGA
METÁLICA
Durante um dia de trabalho foi verificada a estabilização da temperatura da
parte externa do atomizador metálico. Para isso, foi utilizado um pirômetro óptico Ircon,
UltimaxTM 20 Infrared Thermometer / 600 - 3000ºC, operando a 90 cm de distância do
atomizador e perpendicular a ele.
As leituras foram feitas em cinco diferentes pontos do atomizador, e em
triplicata, como ilustrado na figura 5. As setas, em amarelo, demonstram as posições
que as temperaturas foram avaliadas.
Figura 5: Foto do atomizador sobre o queimador do FAAS e as posições de leituras de temperatura da parte externa do atomizador metálico.
Dissertação de mestrado Aline Klassen
28
3.4. MATERIAIS, REAGENTES E SOLUÇÕES
Toda vidraria utilizada foi descontaminada por meio da sua imersão em um
banho de 10% (v/v) de ácido nítrico (p.a J.T.Baker, Xalostoc, México) com água
desionizada e purificada por processo MilliQ marca Millipore, modelo Direct-quantumTM
EX., resistividade específica de 18 MΩ.cm (25 0C), durante 24 horas.
A solução intermediária de referência de As foi preparada diariamente a partir
de padrão de referência rastreado de As 1000 mg L-1, (Tec-Lab, NIST, USA), diluída
com ácido clorídrico (p.a Merck, Darmstadt, Alemanha), a uma concentração a ser
otimizada, e água Milli-Q.
O agente redutor tetrahidroborato de sódio (p.a. Aldrich 98%, Steinheim,
Alemanha), armazenado em dessecador, foi preparado diariamente a partir de sua
dissolução em uma solução de hidróxido de sódio (p.a. Merck), a uma concentração a
ser otimizada.
Ácido nítrico concentrado (p.a. Merck, Darmstadt, Alemanha) e ácido fluorídrico
concentrado (p.a. Merck, Darmstadt, Alemanha), foram utilizados para decomposição
das amostras. Para as amostras de peixe também foi empregado nitrato de magnésio.
Para promover a redução do As(V) para As(III), foi empregada uma mistura de
iodeto de potássio e ácido ascórbico.
Para a limpeza do porta-amostra empregado nas análises de microscopia, foi
empregado um removedor de metais (Kaol), bem como acetona (p.a JTBacker,
Xalostoc, México).
3.5. TESTE DE EXATIDÃO
Para o teste de exatidão do método proposto foram selecionados como
materiais certificados, o SRM 1566a - tecido de ostra, provenientes da NIST (National
Institute of Standards and Technology, Gaithersburg, MD, EUA); o BCR 422 - músculo
de bacalhau e o BCR 320 - sedimento de rio provenientes da BCR (Bureau Community
of Reference, Bruxelas, Bélgica).
Dissertação de mestrado Aline Klassen
29
3.6. PREPARO DAS AMOSTRAS
3.6.1. AMOSTRAS DE TECIDO ANIMAL
A amostra de músculo de bacalhau, bem como a de tecido de ostra foram
preparadas segundo o procedimento apresentado por Ribeiro et al. [73]. Foram
pesadas massas em torno de 250 mg em cadinhos de porcelana, juntamente com 1,5 g
de nitrato de magnésio, para evitar a volatilização de As, com posterior adição de 10 mL
de ácido nítrico concentrado. As amostras foram submetidas ao aquecimento brando
em chapa até quase a secura para eliminação do excesso de ácido. Posteriormente, as
amostras foram conduzidas à mufla. A temperatura inicial foi de 200 ºC e esta foi
aumentada em 50 ºC a cada 30 min, até uma temperatura de 450 ºC. Esta foi mantida
por mais uma hora. As cinzas brancas formadas foram dissolvidas em 4,2 mL de ácido
clorídrico concentrado e as soluções resultantes foram transferidas quantitativamente
por meio de filtração para balões de 50 mL e 25 mL, para BCR 422 e SRM 1566a,
respectivamente, para remoção de alguns precipitados escuros provenientes da
calcinação. Os volumes de 10 mL da amostra BCR 422 e de 2,2 mL SRM 1566a
resultantes das decomposições, foram transferidos para balões de 25 mL e 10 mL,
respectivamente, contendo iodeto de potássio 2% (m/v), ácido ascórbico 4% (m/v) e
HCl 4 mol L-1. Esta concentração de ácido clorídrico foi necessária para completa
dissolução do ácido ascórbico.
3.6.2. AMOSTRA DE SEDIMENTO DE RIO
Uma massa de aproximadamente 250 mg do material certificado BCR 320 foi
submetida a uma pré-digestão com 5 mL de água régia por 40 min, com posterior
adição de 2,5 mL de ácido fluorídrico concentrado. Os frascos foram posteriormente
fechados e introduzidos no forno de microonda para a decomposição das amostras. O
programa está ilustrado na tabela 3. Então, foi adicionada uma quantidade (ponta de
espátula) de ácido bórico para a eliminação do ácido fluorídrico, com posterior
aquecimento em chapa (ca. 70 ºC) até quase secura.
Dissertação de mestrado Aline Klassen
30
A amostra filtrada foi transferida para um balão volumétrico de 50 mL. Um
volume de 2 mL foi transferido para um balão de 25 mL contendo iodeto de potássio
2% (m/v), ácido ascórbico 4% (m/v) e HCl 4 mol L-1. As soluções resultantes foram
levadas para a quantificação de As.
Tabela 3: Programa para decomposição assistida por radiação microonda para a amostra de sedimento de rio. Programa adaptado de Ribeiro et al. [73].
Etapa Tempo/min Potência/W
1 3 200
2 5 400
3 5 600
4 20 700
3.7. DESEMPENHO ANALÍTICO
O desempenho analítico foi verificado por meio das figuras de mérito obtidas
para o método em questão, com base nas absorbâncias integradas por tempo (s). As
medidas foram realizadas em triplicata para diferentes soluções de referência de As.
Uma curva analítica foi obtida, e as concentrações desta variaram de 7,7 –
80 µg L-1. O coeficiente angular foi obtido por meio da equação da reta desta curva [75].
3.8. ESTRUTURA DO DESENVOLVIMENTO DO TRABALHO
O trabalho foi iniciado com a otimização das variáveis físicas e químicas do
sistema proposto. A otimização das variáveis foi realizada em termos de absorbância
integrada e perfil de sinal, para uma solução de As 50 µg L-1. As variáveis estudadas
estão apresentadas na tabela 4. O material empregado para a confecção, tanto das
alças de amostragem, como da bobina de reação, foi de polipropileno.
Dissertação de mestrado Aline Klassen
31
Tabela 4: Variáveis estudadas para determinação de As
Variáveis estudadas Faixa
estudada
Volume injetado / µL 300 - 2000
Vazão de carregador / mL min-1 6,1 - 13,4
Comprimento da bobina de reação / cm 10 - 90
Vazão de acetileno / L min-1
Vazão de ar / L min-1
1 - 4
8 - 12
Vazão de gás de arraste / mL min-1 28 - 198
Diâmetro interno do capilar / mm 0,5 - 1,5
Vazão da água de
nebulização / mL min-1
2 - 5
Área total de furos do atomizador / mm2 0 - 115
Concentração de ácido / mol L-1 0,1 – 3,0
Concentração de NaBH4 / % 0,2 - 1,5
Concentração de NaOH / % 0,2 - 1,5
3.9. MICROGRAFIAS E MAPEAMENTO
Por meio das análises no MEV foram obtidas micrografias, tanto para o
atomizador metálico utilizado no desenvolvimento da metodologia proposta para a
determinação de As, bem como para um atomizador sem uso. Estes foram fracionados
em diferentes partes, como mostrado na figura 6. Essas partes foram colocadas, no
porta-amostra, e submetidas a análise no MEV, juntamente com determinações
semiquantitativas dos elementos presentes na superfície interna do atomizador, por
meio de um detector de Raios-X. As micrografias foram obtidas em diferentes
aumentos, dependendo da informação apresentada para cada micrografia.
É interessante destacar que pelo fato da amostra (atomizador metálico) conter
metais na sua composição, não foi necessário metalizar a mesma com ouro, que é um
procedimento comum na técnica SEM.
Dissertação de mestrado Aline Klassen
32
corte do tubo
(a) Lado esquerdo (b) Parte central (c) Lado direito
1a:superior 1b: Superior 1c: superior
2a: Inferior 2b: Inferior 2c: Inferior
3a: Atrás 3b: Atrás 3c: Atrás
4a: Frontal 4b: Frontal 4c: Frontal
Figura 6: Ilustração das diferentes posições do atomizador, analisadas pelo microscópio eletrônico de varredura.
4. RESULTADOS E DISCUSSÃO
4.1. NATUREZA DO TUBO METÁLICO
Como o atomizador com liga de Ni 99,9% (m/m) é comumente usado na técnica
de TS-FF-AAS, este mesmo atomizador foi testado para a determinação de As por HG-
AAS. No entanto, o mesmo não apresentou sensibilidade significativa. Portanto, foi
confeccionado um atomizador com as mesmas dimensões daquele empregado na
técnica TS-FF-AAS, porém, com outra composição de liga (INCONEL600®, Ni
75,60% (m/m), Cr 15,20% (m/m) e Fe 7,96% (m/m)).
1b1a
2a
3a
4a 4b
2b
3b 1c
2c
4c
3c
esquerdo - central - direito
Dissertação de mestrado Aline Klassen
33
O sinal analítico para um padrão de As 50 µg L-1 foi pequeno, mesmo com
emprego do atomizador INCONEL600® (vide figura 7). No entanto, foi verificado, um
aumento de 65% e estabilidade do sinal analítico para o mesmo padrão de As 50 µg L-1
(RSD de 5% para 60 injeções), após a injeção de um padrão concentrado de
As 40 mg L-1, no sistema.
Esses resultados evidenciaram alguma alteração na superfície do atomizador,
proporcionando um ambiente favorável à atomização da arsina. Possivelmente, o que
pode estar se formando são espécies do tipo NiAs2O6 [13]. Portanto, todo o As injetado
presente no padrão de 50 µg L-1 reage com parte do Ni presente na superfície da liga
para a formação desse tipo de composto. Por outro lado, após a injeção de um padrão
de As 40 mg L-1, praticamente todo o Ni presente na superfície da liga do atomizador é
consumido; logo, as demais determinações com padrão de As 50 µg L-1 puderam ser
realizadas sem a interferência do Ni presente na superfície.
Espécies como Ni3(AsO4)2 também são susceptíveis de ocorrer, uma vez que
apresentam adequada energia livre de Gibbs (ƼGf = -1581,73 kJ mol-1) [76] para a sua
formação [77].
Uma vez que a arsina se decompõe a temperaturas ca 700ºC [19], segundo a
equação 5, o As livre pode reagir favoravelmente com óxido de níquel e formar alguma
das espécies mencionadas anteriormente. Provavelmente, o óxido de arsênio não se
forma primeiro, pelo fato da literatura apresentar que, para a síntese da espécie NiAs2O6
a partir da reação de NiO com As2O5, foi necessária uma semana a uma temperatura de
700 ºC [78].
AsH3 + H• → As + H2 (5)
Após o consumo de praticamente todo Ni presente na superfície do atomizador
para a formação de alguma das espécies mencionadas acima, provavelmente uma
camada de óxido de cromo pode ter se formado, e este composto possivelmente não
interfere na determinação do As. Isso foi sugerido após a verificação de uma cor
esverdeada no atomizador, no decorrer do trabalho e após as análises das micrografias
da superfície interna do atomizador.
Dissertação de mestrado Aline Klassen
34
Essas hipóteses podem explicar o fato de um atomizador de Ni 99,9% (m/m),
não produzir a devida sensibilidade para o elemento As, pois enquanto houver Ni na
superfície da liga, este pode estar constantemente reagindo com o As, introduzido no
sistema.
Este resultado está de acordo com o relatado por Figueiredo et al. [13]. Os
autores quantificaram Sb por meio do uso de um atomizador INCONEL600® com a
técnica de HG-AAS, tendo apresentado o mesmo comportamento. Estes sugerem que
tais reações podem ocorrer:
(6) 4NiO + 2Sb → NiSb2O4 + 3 Ni
(7) NiSb2O4 + O2 → NiSb2O6
Todas essas hipóteses de formação de compostos de As com óxido de níquel
foram sugeridas após o estudo das micrografias, bem como do mapeamento por Raios-
X, como descrito no item 4.7 deste Capítulo.
Figura 7: Estudo da estabilidade do sinal analítico de As 50 µg L-1 após a injeção de um padrão concentrado de As (40 mg L-1).
0 10 20 30 40 50 600,0
0,2
0,4
0,6
0,8
1,0
1,2
1,4
1,6
1,8
2,0
50 µg L-1
50 µg L-1
Ab
sorb
ânci
a In
teg
rad
a, s
Número de injeções
1,6mL de 40 mg L-1 As
branco (HCl 1 mol L-1)
Dissertação de mestrado Aline Klassen
35
4.2. ESTUDO DA ESTABILIZAÇÃO DA TEMPERATURA DO
ATOMIZADOR INCONEL600®
Foi observado que era necessário um aquecimento do atomizador na chama ar-
acetileno do equipamento por ca. 30 min, no início de cada dia de trabalho, para se
alcançar a sensibilidade atingida, para um padrão de As 50 µg L-1, após a única injeção
do padrão concentrado de As, como mostrado anteriormente. Devido a esse fato, foi
inferido que uma estabilização térmica do atomizador INCONEL600® poderia estar
sendo alcançada, assim esta foi verificada como descrito anteriormente no item 3.3 do
procedimento experimental. O estudo realizado está ilustrado na figura 8. Pelo gráfico,
observa-se que a estabilização do sinal analítico ocorre já nos primeiros 5 min de
aquecimento, sendo descartada a hipótese de que poderia ser a estabilidade térmica a
responsável pelo aumento do sinal analítico no decorrer dos 30 min de aquecimento,
sendo assim este fenômeno pode ser atribuído a outro fator.
0 50 100 150 2000
700
750
800
850
900
950
1000
1050
1100
Tem
per
atu
ra, º
C
Tempo, min
Figura 8: Estudo da estabilidade da temperatura no tubo INCONEL600®.
4.3. OTIMIZAÇÃO DO MÉTODO PARA DETERMINAÇÃO DE ARSÊNIO
4.3.1. OTIMIZAÇÃO DAS VARIÁVEIS FÍSICAS
As condições iniciais das variáveis físicas do sistema foram: 1600 µL de volume
injetado, 120 mL min-1 de gás de purga, 4 mL min-1 de vazão de H2O no nebulizador,
Dissertação de mestrado Aline Klassen
36
11,4 mL min-1 de vazão de solução carregadora, 30 cm de bobina de reação, proporção
de 3:10 de acetileno:ar, capilar de 1 mm d.i., tubo INCONEL600® com área total de
furos de 67 mm2.
4.3.1.1. Influência do volume injetado no sistema
Os diferentes volumes injetados no sistema (0,3 mL a 2,0 mL) foram estudados.
Este estudo está ilustrado na figura 9. Por meio da mesma, pode ser constatado que as
absorbâncias são diretamente proporcionais ao volume de As injetado. Portanto, pode-
se decidir a quantidade de volume injetado baseado na concentração de As presente
nas amostras, na sensibilidade necessária, bem como na freqüência analítica. Levando
em consideração esses parâmetros foi selecionado um volume de 1600 µL. Este
resultado está de acordo com o relatado na literatura [13].
0 300 600 900 1200 1500 1800 2100 24000,0
0,2
0,4
0,6
0,8
1,0
1,2
Ab
sorb
ânci
a In
teg
rad
a, s
Volume injetado, µµµµL
Figura 9: Influência do volume injetado no sistema. Condições empregadas: Solução de As 50 µg L-1, HCl 1 mol L-1, NaBH4 1% (m/v), NaOH 0,8% (m/v).
4.3.1.2. Influência da vazão do carregador
Com relação à vazão do carregador, pode-se dizer que a mesma não é uma
variável muito influente no sinal analítico. Este estudo está ilustrado na figura 10. Foram
avaliadas vazões que variaram de 6,1 a 13,4 mL min-1. Por meio do estudo, pode-se
dizer que o sinal analítico, em termos de absorbância integrada, não se alterou
significativamente; entretanto, com altas vazões de carregador, uma melhora em termos
de perfil sinal, ou seja, sinal mais bem definido, foi observado, como ilustrado na figura
Dissertação de mestrado Aline Klassen
37
10B. Neste caso, a vazão de 11,4 mL min-1 apresentou um aumento no sinal analítico
de 7% e um aumento na freqüência analítica de 16%, em relação a vazão de 6,1 mL
min-1. Portanto, com base nas justificativas a cima apresentadas, ficou estabelecida
como condição de trabalho uma vazão de 11,4 mL min-1.
6 8 10 12 14 160,0
0,4
0,8
1,2
1,6
Ab
sorb
ânci
a In
teg
rad
a, s
Vazão do carregador, mL min-1
(A)
0 10 20 30 400,00
0,02
0,04
0,06
0,08
0,10
Ab
sorb
ânci
a
Tempo, s
6,1 mL min-1
8,1 mL min-1
10,2 m L min-1
11,4 m L min-1
13,4 m L min-1
(B)
Figura 10: (A) Influência da vazão do carregador, (B) Perfil de sinal analítico a diferentes vazões de carregador. Condições empregadas: Solução de As 50 µg L-1, HCl 1 mol L-1, NaBH4 1% (m/v), NaOH 0,8% (m/v).
4.3.1.3. Influência do comprimento da bobina de reação
O tempo de contato entre o padrão e o redutor é determinado pelo comprimento
da bobina de reação. Este deve garantir que todo o analito de interesse seja convertido
em hidreto. Os comprimentos da bobina de reação estudados foram: 10, 30, 50, 70 e
90 cm, como pode ser verificado na figura 11. Apesar da importância desta variável,
pode-se observar que o comprimento da bobina de reação não influencia
significativamente o sinal de absorbância integrada, devido à rápida formação da arsina.
Portanto, foi escolhida como condição de trabalho uma bobina de 30 cm.
Dissertação de mestrado Aline Klassen
38
0 20 40 60 80 1000,0
0,4
0,8
1,2
1,6
2,0
Ab
sorb
ânci
a In
teg
rad
a, s
Comprimento da bobina de reação, cm
Figura 11: Influência do comprimento da bobina de reação. Condições empregadas: Solução de As 50 µg L-1, HCl 1 mol L-1, NaBH4 1% (m/v), NaOH 0,8% (m/v).
4.3.1.4. Influência das proporções de ar-acetileno
Posteriormente, foi verificada a influência da proporção da composição da
chama ar-acetileno na atomização da arsina e os resultados estão mostrados na figura
12. As vazões de acetileno e ar foram variadas em 1 - 3 L min-1 e 8 -12 L min-1,
respectivamente. É importante ressaltar que não foi possível estudar vazões de
acetileno acima de 3 L min-1, devido ao elevado sinal de fundo. Esta estudo mostrou,
que a melhor vazão de acetileno foi a de 3 L min-1, apresentando um aumento no sinal
analítico de 68% em relação a vazão de 2 L min-1, bem como a melhor vazão de ar foi
de 10 L min-1, com queda de 16% no sinal analítico para vazões maiores que 10 L min-1,
ou seja, a melhor proporção de ar-acetileno é uma chama redutora. Observou-se que
com um mínimo de acetileno e com elevada vazão de ar, o sinal analítico de As
decresceu drasticamente. Este fato pode ser possivelmente explicado pela queda na
formação de radicais hidrogênio, ou até mesmo pela formação de óxido de arsênio [19].
Isso indica uma forte evidência que o mecanismo de atomização da arsina que ocorre
no atomizador INCONEL600®, é o mesmo do QTA, ou seja, por meio de radicais de
hidrogênio [1]. Neste caso, mais favorecida pelo fato do hidreto estar em contato não só
com os radicais provenientes do redutor, mas, também, com àqueles provenientes da
chama, pois esta penetra parcialmente por meio dos furos presentes no atomizador. Por
outro lado, pode-se verificar que um mínimo de oxigênio é necessário, sendo que
Dissertação de mestrado Aline Klassen
39
alguns autores relatam que o oxigênio tem papel de oxidar o hidreto do analito à átomo
[79]. Este resultado está concordante com o relatado no estudo do mecanismo de
atomização da arsina realizado por Welz e Melcher [80]. Eles verificaram que ao
aquecer a amostra até a ebulição por 15 min e antes de reagir com THB, o sinal
analítico apresentou uma grande queda. Esse resultado levou a conclusão de que o
oxigênio dissolvido na amostra é importante para a atomização da arsina. Entretanto, o
hidrogênio é necessário para evitar a formação de óxido de arsênio.
Os autores sugerem que sem hidrogênio a arsina é apenas decomposta, mas
não atomizada, se for alcançada a temperatura de 1700 ºC. A temperatura do QTA
favorece a decomposição da arsina em tetrâmeros e dímeros como segue [19]:
As4 ↔ 2 As2 ↔ 4As
Esse fato foi observado em experimentos realizador por Akman et al. [81] ao
estudar o mecanismo de formação de átomos ao introduzir diretamente arsina em forno
de grafite.
0 2 4 6 8 10 12 140,0
0,2
0,4
0,6
0,8
1,0
Ab
sorb
âcia
Inte
gra
da,
s
Vazão, L min-1
Figura 12. Influência das vazões de ar-acetileno. Variação da vazão de acetileno (vazão de ar fixa em 10 L min-1); e variação da vazão de ar (vazão de acetileno fixa em 3 L min-1). Condições empregadas: Solução de As 50 µg L-1, HCl 1 mol L-1, NaBH4 1% (m/v), NaOH 0,8% (m/v).
Dissertação de mestrado Aline Klassen
40
4.3.1.5. Influência da vazão de gás de arraste
Esta variável é de grande importância, uma vez que o gás de arraste é o
responsável pelo transporte do hidreto até o caminho óptico. Este estudo está ilustrado
na figura 13, e observa-se que é necessária uma vazão de argônio, de
aproximadamente 40 mL min-1 para o transporte da arsina até o atomizador. Entretanto,
vazões muito maiores podem favorecer a rápida expulsão do hidreto do atomizador,
diminuindo a população de átomos dentro do mesmo, com conseqüente queda no sinal
analítico de 27% à partir de uma vazão de 86 mL min-1.
0 50 100 150 200 2500,000,05
0,5
1,0
1,5
2,0
Ab
sorb
ânci
a In
teg
rad
a, s
Vazão de argônio, mL min-1
Figura 13: Influência da vazão de gás de arraste. Condições empregadas: Solução de As 50 µg L-1, HCl 1 mol L-1, NaBH4 1% (m/v), NaOH 0,8% (m/v).
4.3.1.6. Influência do diâmetro interno do capilar
Três diferentes diâmetros internos (d.i.) de capilar cerâmico foram estudados,
0,5; 1,0 e 1,5 mm. Analisando a figura 14, observa-se que o método apresentou mesmo
sinal analítico com os dois capilares de maior diâmetro (1,0 e 1,5 mm); no entanto, o
capilar de 1,5 mm d.i. foi o escolhido como condição de trabalho devido a melhora no
perfil de sinal (figura 14B). O que pode estar acontecendo é que com diâmetros
menores a passagem do hidreto até o tubo atomizador pode ser dificultada e retardada.
Assim, o hidreto pode ficar em contato com a fase aquosa da cela de separação gás-
líquido por mais tempo e ser facilmente hidrolisado. Desta forma, uma menor
quantidade de hidreto é introduzida no atomizador, com conseqüente redução do sinal
analítico.
Dissertação de mestrado Aline Klassen
41
Figura 14: (A) Influência do diâmetro interno do capilar, (B) Perfil de sinal analítico com capilar de 0,5 mm ; 1,0 mm e 1,5 mm de d.i. Condições empregadas: Solução de As 50 µg L-1, HCl 1 mol L-1, NaBH4 1% (m/v), NaOH 0,8% (m/v).
4.3.1.7. Influência da vazão de nebulização de água desionizada
Para a aplicação do tubo na chama na geração de hidretos, é adequado o uso
de uma nebulização de água desionizada na câmara de nebulização do equipamento
de F AAS, para evitar superaquecimento do sistema de nebulização do mesmo. Foram
estudadas vazões de 2; 3,5; 4 e 5 mL mim-1. Esse estudo está ilustrado na figura 15, e
verificou-se que a partir da vazão de 3,5 mL min-1 de água houve uma diminuição do
sinal analítico de 28% (em comparação a vazão de 2 mL min-1) e aumento do sinal de
fundo, como pode ser verificado pela figura 15B. Portanto, a melhor vazão foi otimizada
em 2 mL min-1.
0,0 0,5 1,0 1,5 2,00,0
0,5
1,0
1,5
2,0
Ab
sorb
ânci
a In
teg
rad
a, s
Diâmetro interno do capilar, mm
(A)
0 10 20 30 400,00
0,05
0,10
0,15
Abs
orbâ
ncia
Tempo, s
(B)
Dissertação de mestrado Aline Klassen
42
0 2 3 4 5 60,0
0,5
1,0
1,5
2,0
Ab
sorb
ânci
a In
teg
rad
a, s
Vazão de nebulização, mL min-1
(A)
0 5 10 15 20 25 30 35 40 45-0,05
0,00
0,05
0,10
0,15
0,20 AA BG
Ab
sorb
ânci
a
Tempo, s
(B)
0 5 10 15 20 25 30 35 40 45-0,08
-0,04
0,00
0,04
0,08
0,12
0,16
0,20A
bso
rbân
cia
Tempo, s
AA BG
(C)
Figura 15: (A) Influência da vazão de água desionizada na câmara de nebulização; (B) Perfil de sinal à uma vazão de 2,0 mL min-1; (C) Perfil de sinal à uma vazão de 3,6 mL min-1. Condições empregadas: Solução de As 50 µg L-1, HCl 1 mol L-1, NaBH4
1% (m/v), NaOH 0,8% (m/v).
4.3.1.8. Otimização da área total de furos do atomizador INCONEL600®.
Como descrito anteriormente, o atomizador apresenta seis furos na parte
inferior para a entrada parcial da chama; portanto, foram avaliadas diferentes áreas
desses furos. Foram testados atomizadores sem furo e com furos de diferentes áreas,
tais como: 19, 43, 67, 91 e 115 mm2. Essas áreas correspondem à soma das áreas de
cada furo do atomizador, como descrito anteriormente na parte experimental. A figura
16 mostra que a área total de furo de 43 mm2 foi a que apresentou melhor resultado em
termos de absorbância integrada. Isto evidencia que a introdução da chama no
Dissertação de mestrado Aline Klassen
43
atomizador favorece a atomização da arsina. A partir de áreas maiores que 67 mm2,
houve uma queda do sinal analítico de 15%, ou seja, com uma grande quantidade de
chama no interior do atomizador, pode haver maior quantidade de moléculas de
oxigênio favorecendo a formação de óxido de arsênio, como mostrado pela reação a
baixo:
4As + 3O2 → 2As2O3 ∆ºGf = -275,36 kcal mol-1
Este resultado está concordante com o apresentado no item 4.3.1.4 deste
capítulo [19].
0 20 40 60 80 100 120 1400,0
0,5
1,0
1,5
2,0
2,5
3,0
Ab
sorb
ânci
a In
teg
rad
a, s
Área total de furos, mm2
(A)
0 10 20 30 40
-0,16
-0,12
-0,08
-0,04
0,00
0,04
0,08
Ab
sorb
ânci
a
Tempo, s
AA BG
(A)
0 10 20 30 40
0,00
0,05
0,10
0,15
0,20 AA BG
Abs
orb
ânci
a
Tempo, s
(B)
(B) (C)
Figura 16: (A) Influência da área total de furos do atomizador; (B) Perfil de sinal com atomizador sem furo; (C) Perfil de sinal com atomizador com 43 mm2 de área total de furos. Condições empregadas: Solução de As 50 µg L-1, HCl 1 mol L-1, NaBH4 1% (m/v), NaOH 0,8% (m/v).
Dissertação de mestrado Aline Klassen
44
4.3.2. OTIMIZAÇÃO DAS VARIÁVEIS QUÍMICAS
4.3.2.1. Influência da natureza do ácido
O ácido clorídrico é o ácido mais empregado para a geração de hidretos em
presença de um redutor [1]. Por outro lado, é importante o estudo de outros ácidos, tais
como, nítrico e sulfúrico, por serem bastante empregados nas decomposições das
amostras. Portanto, a avaliação dos mesmos foi realizada, mantendo-se fixa a
concentração para todos os ácidos em 1,4 mol L-1. Por meio da tabela 5, observa-se
que a presença de ácidos oxidantes afeta o sinal analítico, sendo que a maior
interferência foi causada pelo ácido nítrico. Uma explicação para a diminuição do sinal
analítico com o uso de ácidos oxidantes é um consumo de redutor (tetrahidroborato de
sódio) por parte desses ácidos, comprometendo a geração de arsina [1].
Tabela 5: Influência da natureza dos ácidos na formação de arsina. Condições empregadas: Solução de As 50 µg L-1, (1% (m/v) NaBH4, 0,8%, (m/v) NaOH)
Tipo de ácido(1,4 mol L-1)
Absorbância Integrada
Recuperação de As (%)
HCl 1,91 - HNO3 1,46 76
H2SO4 1,89 99
Posteriormente, foi verificada a melhor concentração de ácido clorídrico para a
geração da arsina. Por meio da figura 17, pode-se perceber que a partir de uma
concentração de HCl de 1,4 mol L-1 o sinal analítico permaneceu praticamente
inalterado, sendo esta a concentração de HCl selecionada como condição ótima de
trabalho.
O estudo desta variável é significativo para a geração de hidretos, pois, em
concentrações menores de ácido, pode haver interferências por parte de metais de
transição e outros elementos formadores de hidretos que possam estar presentes nas
amostras [1].
Dissertação de mestrado Aline Klassen
45
0,0 0,5 1,0 1,5 2,0 2,5 3,00,0
0,5
1,0
1,5
2,0
2,5
3,0
Ab
sorb
ânci
a In
teg
rad
a, s
Concentração de HCl, mol L-1
Figura 17: Influência da concentração de ácido clorídrico. Condições empregadas: Solução de As 50 µg L-1, NaBH4 1% (m/v), NaOH 0,8% (m/v).
4.3.2.2. Influência da concentração de tetrahidroborato de sódio
O tetrahidroborato de sódio é o redutor mais empregado na geração de hidretos
[1]. Portanto, foi estudado o efeito das diferentes concentrações do mesmo na formação
da arsina. A figura 18 mostra os resultados obtidos, sendo que a concentração que
apresentou maior sinal analítico foi a de 0,7% (m/v), sendo esta a concentração
selecionada como ótima. A partir de uma concentração de 1,0% (m/v) de
tetrahidroborato de sódio, há uma queda no sinal analítico de 10%. Isso porque em
concentrações elevadas de redutor, o que ocorria era a formação de grande quantidade
de gás hidrogênio, tornando a reação mais turbulenta na cela de separação gás-líquido,
com a condução de vapor de água até o tubo de teflon que liga a mesma e o capilar.
Além do mais, pode ocorrer interferência por parte dos metais de transição presentes
nas amostras, pois os mesmos também podem reagir com o redutor que está em
excesso, como será discutido no decorrer deste Capítulo. Por outro lado, em
concentrações muito baixas, há insuficiência de redutor para a formação do hidreto, ou
seja, nem todo analito é convertido em hidreto, havendo queda no sinal analítico, como
pode ser verificado por meio da figura 18 em concentrações abaixo de 0,7% (m/v) de
NaBH4. Vale ressaltar que não foi estudado outros tipos de redutor, devido às limitações
apresentadas pelos mesmos e como relatado na parte de revisão bibliográfica de
trabalhos apresentados na literatura [19].
Dissertação de mestrado Aline Klassen
46
0,0 0,5 1,0 1,5 2,00,0
1,5
2,0
2,5
Ab
sorb
ânci
a In
teg
rad
a, s
Concentração de NaBH4, %
Figura 18: Influência da concentração de tetrahidroborato de sódio. Condições empregadas: Solução de As 50 µg L-1, HCl 1,44 mol L-1, NaOH 0,8% (m/v).
4.3.2.3. Influência da concentração de hidróxido de sódio
O hidróxido de sódio é empregado no preparo da solução de tetrahidroborato de
sódio para evitar a hidrólise do mesmo [1]. Portanto, por este motivo, é importante
verificar a concentração ideal de NaOH, bem como a sua influência na geração da
arsina. As concentrações estudadas variaram de 0,2 a 1,5 % (m/v).
A figura 19 mostra que as concentrações do agente estabilizante não
apresentaram influência significativa no sinal analítico de As (variação máxima do sinal
analítico de 6%); portanto, a concentração de 0,8% (m/v) foi a escolhida como condição
de trabalho.
0,0 0,4 0,8 1,2 1,6
0,5
1,0
1,5
2,0
2,5
3,0
Ab
sorb
ânci
a In
teg
rad
a, s
Concentração de NaOH, %
Figura 19: Influência da concentração do hidróxido de sódio. Condições empregadas: Solução de As 50 µg L-1, HCl 1,44 mol L-1, NaBH4 0,7% (m/v).
Dissertação de mestrado Aline Klassen
47
4.4. DESEMPENHO ANALÍTICO
Terminadas todas as otimizações, uma curva analítica foi obtida, a qual está
ilustrada na figura 20. As figuras de mérito do método, estão apresentadas na tabela 6.
O LD e LQ foram calculados segundo a recomendação da IUPAC [82], ou seja, baseado
no desvio padrão (σ) para 10 leituras do branco analítico, bem como na sensibilidade do
método, como apresentado pelas equações 8 e 9, respectivamente:
LD= 3x σbranco/s1 Equação 8
LQ= 10xσbranco/s1 Equação 9
1 s = coeficiente angular da curva analítica
Figura 20: Curva analítica para As, obtida nas condições otimizadas do método.
0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 1000,0
0,5
1,0
1,5
2,0
2,5
3,0
3,5
Ab
sorb
ânci
a In
teg
rad
a, s
Concentração, µµµµg L-1
Dissertação de mestrado Aline Klassen
48
Tabela 6: Parâmetros analíticos após a otimização do método
O método apresentou uma faixa linear até 80 µg L-1 e um coeficiente de
regressão (R2) de 0,9978. Para o cálculo da precisão (repetitividade), foram
consideradas as réplicas das amostras empregadas no teste de exatidão do método.
Os parâmetros analíticos obtidos por meio do método aqui proposto estão de
acordo com o reportado por Grinberg et al. [6], ou seja, o contato da chama com a
arsina, apresentou uma melhora em termos de faixa linear, mas por outro lado, uma
piora na sensibilidade do método, quando comparado com um tubo de quartzo
convencional, ou seja, quando não há contato da chama com a arsina. Esses resultados
sugerem que pode estar havendo uma interação entre arsina e a chama que penetra
parcialmente no atomizador.
4.5. AVALIAÇÃO DE POSSÍVEIS CONCOMITANTES
Como relatado no item 2.2 da revisão bibliográfica, diversos elementos
químicos presentes nas amostras podem interferir na geração da arsina, ou até mesmo
na atomização da mesma. Assim, diversas soluções binárias foram preparadas e as
concentrações estudadas, foram baseadas no universo das amostras empregadas
neste Capítulo. Os resultados estão ilustrados na tabela 7, e não foram considerados
como interferentes, os elementos que proporcionaram uma recuperação entre 90 e
Equação da reta A=0,1379 + 0,03283C
Coeficiente de regressão(R2) 0,9978
Limite de detecção (µg L-1)* 2,3
Limite de quantificação (µg L-1)** 7,7
Faixa linear (µg L-1) 7,7 - 80
RSD (%)# < 5,8
Freqüência analítica (determinações h-1) 64
*LD e **LQ para 10 leituras de branco; # Precisão baseada na repetitividade, n=6; C : concentração de As.
Dissertação de mestrado Aline Klassen
49
110%. Como visto, os elementos que mais apresentaram interferência negativa foram o
Cu, Fe e Ni. No entanto, a interferência maior foi ocasionada pelo Fe, com uma redução
do sinal analítico do As de 67%, à uma proporção de 1:10 de analito:interferente.
Esta interferência provavelmente ocorre na fase líquida, pois não houve efeito
de memória. Estes resultados estão de acordo com alguns trabalhos da literatura.
Daus et al. [83], relatam que somente o oxigênio não é capaz de oxidar o As, os íons
ferrosos são oxidados por meio desse oxigênio dissolvido e os íons férricos acabam
oxidando o arsenito. Por outro lado, Welz e Melcher [84], relataram claramente a
interferência dos três elementos, Fe, Cu e Ni na determinação de As em baixas
concentrações de ácido clorídrico. Os mesmos destacam que com o aumento da
concentração de HCl para 5 mol L-1, foi obtida uma recuperação de As de até 91% na
presença desses interferentes. Uma explicação para isso poderia ser a formação de
íons complexos do tipo (MCl2)− entre os interferentes e o ácido clorídrico em excesso,
onde o M é o metal de transição (Cu, Fe ou Ni, neste caso).
Vale ressaltar que não foi realizado um estudo de mascarantes para essas
interferências, pelo fato de ter sido utilizada uma mistura de iodeto de potássio e ácido
ascórbico, para promover a redução do As(V) a As(III). Esta mistura, segundo a
literatura [73] também possui a função de mascarante, uma vez que estes podem
complexar ou reduzir os interferentes ao menor estado de oxidação antes dos
interferentes entrarem em contato com o redutor borohidreto de sódio, deixando este
último exclusivamente para a formação da arsina.
Dissertação de mestrado Aline Klassen
50
Tabela 7: Carta de seletividade para a determinação de As 50 µg L-1.
Interferente Proporção As: interferente
Recuperação % (n=3)
Bi 1:10 1:50
109 ± 2 100 ± 2
Cu 1:10 1:50 1:100
99 ± 7 79 ± 1 80 ± 6
Fe 1:10 1:50 1:100
33 ± 6 33 ± 1 35 ± 5
Ni 1:10 1:50 1:100
77 ± 5 78 ± 6 60 ± 4
Pb 1:10 1:50 1:100
101 ± 4 98± 3
93 ± 11
Se 1:10 1:50
102 ± 3 113 ± 7
Zn 1:10 1:50 1:100
97 ± 7 100 ± 4 100 ± 5
4.6. TESTE DE EXATIDÃO PARA O MÉTODO PROPOSTO PARA
DETERMINAÇÃO DE ARSÊNIO
Foram selecionados três materiais certificados para o teste de exatidão do
método proposto. A tabela 8 mostra que a quantificação do As, nas diferentes
amostras, apresentou uma concordância com o valor de referência certificado de 95%
segundo os testes t e F.
Dissertação de mestrado Aline Klassen
51
Tabela 8: Resultados da quantificação de As nos materiais certificados obtidos pelo método proposto, (n=3).
Amostra Valor certificado (µµµµg g-1)
Valor Obtido (µµµµg g-1)a
Músculo de bacalhau
(BCR 422)
21,1 ± 0,5 21,3 ± 3,2
Tecido de ostra
(SRM 1566a)
14,0 ± 1,2 16 ± 2
Sedimento de rio
(BCR 320)
76,7 ± 3,4 85 ±14
a X ± t.σ/(n)1/2; n = no de abertura de amostras
4.7. MICROGRAFIAS E MAPEAMENTO
Com auxílio de um microscópio eletrônico de varredura, foram obtidas diversas
micrografias, bem como o mapeamento da superfície interna de um atomizador sem uso
ou àquele (40 mm2 de área total de furos) que foi empregado até o término do trabalho
(ca. 2400 determinações). Como descrito anteriormente no item 3.9, as micrografias
foram obtidas em diferentes partes do atomizador, e as mesmas estão apresentadas na
figura 21. Todas apresentam um aumento de 100x, exceto a da parte central atrás
(200x) e a da parte central frontal (500x).
Ao se comparar as micrografias da figura 21(A-D) com a 21E, observa-se que a
liga do atomizador, após o uso, apresenta grande alteração, como aparecimento de
partes desgastadas, manchas esbranquiçadas, bem como aumento do relevo da
superfície interna. As partes escuras estão presentes também na liga INCONEL600®
sem uso (figura 21E). As estrias presentes na liga INCONEL600® sem uso,
provavelmente são devido ao processo de usinagem.
Essas alterações observadas na superfície interna do atomizador puderam ser
mais esclarecedoras, após os resultados obtidos por meio de determinações
semiquantitativas de um detector de Raios-X acoplado ao microscópio. Essas
determinações foram obtidas em regiões com aumentos de 100x, uma vez que com
esse aumento é possível obter informações do teor dos elementos presentes na
Dissertação de mestrado Aline Klassen
52
superfície da liga com uma boa representatividade. Os resultados estão presentes na
figura 22.
A figura 22A, B e C apresenta a alteração de composição da liga usada para 6
elementos presentes tais como: níquel, carbono, oxigênio, cromo, ferro emanganês, e a
figura 22D apresenta o teor desses elementos na liga sem uso. Comparando os
resultados podemos verificar que há uma grande alteração na composição da liga após
o uso para o desenvolvimento do método. Como exemplo, o teor de Ni, caiu de ca. 40%
para ca. 2% em todas as partes do atomizador (lado esquerdo, central e direito). Por
outro lado, o teor de oxigênio, bem como de cromo, passou de ca. 4% para ca. 65% e
de ca. 9% para 20%, respectivamente. Esse resultado sustenta a hipótese sugerida no
item 4.1, ou seja, a formação de algum composto do tipo NiAs2O6 após o consumo de
níquel, e assim uma camada de óxido de cromo estar se formando e ficando mais
evidente. Isso pode justificar o maior teor de oxigênio e cromo na superfície do
atomizador usado. É importante destacar que o elemento As não foi detectado na liga
usada.
Esse desgaste do elemento Ni, também pôde ser melhor verificado por meio de
um mapeamento da superfície da parte central atrás do atomizador com aumento de
500x (vide figura 23), o qual mostra a distribuição dos elementos em uma área varrida
pela sonda do microscópio. Comparando com os resultados da figura 24, a qual
apresenta a distribuição dos elementos na liga INCONEL600® sem uso, podemos
observar que a distribuição dos elementos químicos presentes na liga é bem uniforme,
comprovando, mais uma vez, que após o uso a mesma apresentou desgaste de alguns
elementos como níquel, carbono e ferro, e, por outro lado, os elementos oxigênio e de
cromo ficaram mais evidentes.
A figura 22 também mostra que o teor de Mn e de Fe na liga, após o uso,
também se alteraram. No tocante a concentração de Mn, é evidente que uma
quantidade maior deste é detectada, se comparada com a liga nova, passou de 0,2 –
2,72%.
Dissertação de mestrado Aline Klassen
53
(a) (b) (c)
(A)
(B)
(C)
(D)Figura 21: Micrografias das diferentes partes do atomizador INCONEL600®: (A) Parte superior; (B) Parte inferior; (C) Parte de trás; (D) Parte frontal. Micrografias dispostas na seguinte ordem: lado esquerdo (a), central (b) e lado direito (c) do atomizador, (E) Liga INCONEL600® sem uso, lado esquerdo com aumento de 100x e lado direito com aumento de 300x.
Dissertação de mestrado Aline Klassen
54
(E)
Figura 21 (continuação): Micrografias das diferentes partes do atomizador INCONEL600®: (A) Parte superior; (B) Parte inferior; (C) Parte de trás; (D) Parte frontal. Micrografias dispostas na seguinte ordem: lado esquerdo, central e lado direito do atomizador), (E) Liga INCONEL600® sem uso, lado esquerdo com aumento de 100x e lado direito com aumento de 300x.
Assim, uma possível explicação, pode ser a formação de óxido de manganês,
uma vez que a formação deste é grandemente favorecida na presença de oxigênio,
como mostrado pela energia livre de Gibbs, (∆Gform= - 450 kJ mol-1), sendo, portanto,
depositado sobre a superfície interna do atomizador [85]. Uma fonte deste elemento
pode ser a própria amostra, cujas cartas de certificação apresentam manganês na sua
constituição. Com relação ao teor de Fe, este diminuiu. Uma possível explicação para
esse fato é também a possibilidade deste formar óxido, do tipo Fe2O3, na presença de
oxigênio. Porém, este pode se apresentar de várias formas, sendo as mais importantes
a α e a γ. A espécie (γ-Fe) se forma a temperaturas ca. 910 ºC, podendo se ligar ao
carbono, formando um composto do tipo γ-grafite a temperaturas que variam de 723 ºC
até 1015 ºC [85]. Assim o Fe da superfície pode estar sendo eliminado por meio da
formação desse composto, uma vez que foi visível a formação de fuligem, dentro do
atomizador, no decorrer do trabalho.
Dissertação de mestrado Aline Klassen
55
(A)
(B)
(C)
(D) Figura 22: Composição da superfície do atomizador em diferentes posições (A-C) e antes do uso (D).
0
20
40
60
80
100
superior inferior frontal atrás
Lado esquerdo do atomizador
Elem
ento
, %
C O Cr Mn Fe Ni
0
20
40
60
80
100
superior inferior frontal atrás
Parte central do atomizador
Elem
ento
, %
C O Cr Mn Fe Ni
0
20
40
60
80
100
superior inferior frontal atrás
Lado direito do atomizador
Elem
ento
, %
C O Cr Mn Fe Ni
0
20
40
60
80
100
Elemento, %
1
Atomizador Inconel 600 sem uso
C O Cr Mn Fe Ni
Dissertação de mestrado Aline Klassen
56
Carbono Oxigênio
Cromo Manganês
Níquel Ferro Figura 23: Distribuição dos elementos químicos na superfície interna da parte central atrás do atomizador com ca. 2400 determinações. Aumento de 500x.
NiNiNiNi
Dissertação de mestrado Aline Klassen
57
Níquel e Manganês Escala de cinza com todos os elementos
Figura 23 (continuação): Distribuição dos elementos químicos na superfície interna da parte central atrás do atomizador com ca. 2400 determinações. Aumento de 500x.
NiNiNiNi NiNiNiNi
Dissertação de mestrado Aline Klassen
58
Distribuição de Carbono e cromo
Distribuição de Oxigênio
Distribuição de Ferro
Distribuição de todos os elementos em escala de cinza
Distribuição de Carbono
Distribuição de Cromo
Distribuição de Níquel
Distribuição de todos os elementos em escala de cinza. (ênfase em vermelho, a distribuição do carbono)
Figura 24: Distribuição dos elementos químicos na superfície do atomizador sem uso. Aumento de 100x.
Dissertação de mestrado Aline Klassen
59
5. CONCLUSÃO PARCIAL
Neste capítulo foram avaliadas todas as variáveis físicas e químicas do sistema
empregado para a determinação de As, bem como o estudo com concomitantes e teste
de exatidão do método.
A técnica apresentou-se adequada para a quantificação de As em baixas
concentrações, uma vez que o limite de quantificação apresentado foi de 7,7 µg L-1, com
uma faixa linear, de 7,7 – 80 µg L-1.
No tocante aos testes de interferência, foi possível verificar que àquelas
oriundas do Cu, Ni e Fe foram verificadas, mesmo quando estes estão presentes em
baixas concentrações; porém, os mesmos não causaram interferências nas amostras
estudadas como mostrado pelo teste de exatidão do método, uma vez que foi
empregada uma mistura de iodeto de potássio e ácido ascórbico para promover a
redução do As(V) à As(III). Estes atuaram como agentes mascarantes para os
interferentes presentes nas amostras.
O teste de exatidão comprovou a semelhança estatística dos resultados ao nível
de confiança de 95%, segundo o teste t, para os materiais de referência certificados
empregados.
Foi necessário um tratamento prévio do atomizador com um padrão
concentrado de As, como descrito no decorrer deste Capítulo, para melhorar a
sensibilidade do método.
Assim, o emprego do atomizador de liga INCONEL600® pôde ser empregado
com eficácia para a determinação de As por espectrometria de absorção atômica com
geração de hidretos, devido às vantagens como tempo de vida do atomizador metálico,
ca. 5000 h, baixo custo, (ca. R$ 14,00), bem como boa resistência, se comparado a
outros atomizadores propostos para atomização dos hidretos, devido à constituição do
mesmo.
No tocante às micrografias, verificou-se que a superfície interna do atomizador
se alterou significativamente após o uso. Provavelmente devido à facilidade da
formação de compostos de arsenatos de níquel, como sugerido anteriormente.
Dissertação de mestrado Aline Klassen
60
Também, os resultados aqui apresentados sugerem que o mecanismo de
atomização da arsina é o mesmo do atomizador convencional de quartzo, ou seja, via
radicais de hidrogênio. Estes resultados também mostram que mais experimentos são
necessários para a confirmação dessas hipóteses.
Dissertação de mestrado Aline Klassen
61
Capítulo 2
Tubo metálico como atomizador na técnica HG-AAS: determinação de
Bismuto
Dissertação de mestrado Aline Klassen
63
1. OBJETIVO
Este capítulo visa o desenvolvimento de uma metodologia para a determinação
de Bi total, empregando um tubo de liga metálica como atomizador na técnica de HG-
AAS. Primeiramente, foram avaliadas as variáveis físicas, e, posteriormente, as
variáveis químicas envolvidas no sistema proposto. Após as otimizações, foram obtidos
os parâmetros analíticos, um estudo com concomitantes, bem como teste de exatidão
do método com diferentes amostras incluindo de referência.
Ao final do trabalho, diferentes partes do atomizador metálico foram analisadas
por meio da técnica de microscopia eletrônica de varredura acoplada com detector de
Raios-X.
Dissertação de mestrado Aline Klassen
64
2. INTRODUÇÃO
Compostos de bismuto tem papel importante no tratamento gástrico. Os
mesmos apresentam efeitos benéficos, tais como: aumento de secreção de muco e de
HCO3-, inibição da atividade da pepsina, entre outros.
Foi verificado que o Bi promove a cicatrização de úlceras gástricas e duodenais,
servindo, então, para o tratamento de úlceras. O subsalicilato de bismuto é empregado
no tratamento da diarréia pelo fato dos sais de Bi adsorverem as toxinas bacterianas e,
o salicilato apresentar ações antiinflamatórias. Apenas 1% do Bi é absorvido, sendo o
restante excretado como sais insolúveis nas fezes [63]. Porém, a ingestão de Bi deve
ser controlada, pois, em uso prolongado, o elemento pode se acumular no organismo e
afetar principalmente o sistema hormonal, com a redução do hormônio testosterona,
prejudicando o funcionamento dos testículos [86]. Em doses elevadas, o bismuto
inorgânico e orgânico, também pode causar encefalopatia e nefropatia,
respectivamente [87].
O Bi é também encontrado em ligas metálicas; sendo que, a qualidade destas é
influenciada pela presença deste elemento. As ligas podem se tornar quebradiças
quando resfriadas, se apresentarem mais de 0,0002% deste elemento. Por outro lado, a
presença de Bi pode melhorar o processo de usinagem das ligas metálicas.
Muitas técnicas podem ser empregadas para a determinação do Bi em tais
amostras, como: a gravimetria, a volumetria, a fotometria, entre outras. Estas, porém,
requerem um elevado tempo de análise. Portanto, a técnica de HG-AAS, de interresse
neste trabalho de Dissertação, pode ser uma alternativa eficiente para a determinação
do Bi [88].
Dissertação de mestrado Aline Klassen
65
3. PARTE EXPERIMENTAL
3.1. INSTRUMENTAÇÃO
Foi empregado o mesmo equipamento mencionado no Capítulo 1, e as
condições de operação do equipamento foram as sugeridas pelo fabricante
(comprimento de onda de 223,1 nm, fenda de 0,2 nm e corrente da lâmpada EDL de
300 mA). Os sinais obtidos foram em área integrada e corrigidas do sinal de fundo.
Para a realização das micrografias o mesmo microscópio eletrônico de
varredura empregado no Capítulo 1 foi usado aqui.
Também foi empregado um microscópio eletrônico de transmissão (MET),
marca Carl Zeiss e modelo CEM 902 em 80 kV. Uma tela de microscopia de
transmissão, de ouro (300 mesh) foi usada como porta amostra. Um banho de ultra-
som, marca Unique e modelo Maxiclean 1400 também foi empregado.
3.2. SISTEMA PROPOSTO PARA GERAÇÃO DE HIDRETOS
O sistema proposto foi o mesmo empregado na determinação do As, bem como
a configuração do atomizador e composição da respectiva liga metálica, com a exceção
de que, neste caso, foi necessário o uso de um papel de filtro de grau analítico na parte
superior da cela de separação gás-líquido. Também, a descrição do sistema é a mesma
mencionada no item 3.2.1 do Capítulo 1, com a exceção de que, agora, foi usado um
padrão de Bi para a otimização das variáveis físicas e químicas do sistema.
3.3 MATERIAIS, REAGENTES, SOLUÇÕES
Os reagentes, materiais, e procedimento de limpeza das vidrarias mencionadas
no primeiro Capítulo, foram empregados também neste.
Para a decomposição das amostras foi empregado, neste caso, além do ácido
nítrico e clorídrico mencionados no Capítulo anterior, o peróxido de hidrogênio (p.a.
Merck, Darmstadt, Alemanha).
Dissertação de mestrado Aline Klassen
66
Para a dispersão das amostras para a realização da SEM e da MET, foram
empregados solventes isopropanol (p.a. J.T.Backer, Xalostoc, México) e água
desionizada.
3.4. TESTE DE EXATIDÃO
Para realizar o teste de exatidão, foram utilizadas amostras de antiácido
bisuisan (carbonato básico de Bi), e peptosil (subsalicilato de Bi), bem como amostras
de liga de aço (materiais de referência SRM 361, 363 e 364), provenientes da NIST
(National Institute of Standards and Technology, Gaithersburg, MD, EUA). Estas contém
ca. 90% de Fe. Por outro lado, cada envelope de bisuisan, segundo o rótulo, contém:
3,223 g de carbonato de sódio, 0,739 g de carbonato de cálcio, 0,739 g de carbonato de
magnésio, 0,178 g de carbonato básico de bismuto, 0,005 g de extrato seco de Atropa
belladona e 0,091 g de extrato seco de Rheum palmatum (Ruibardo), mais excipientes
como: mentol, ácido cítrico, dióxido de silício, glicolato de sódio, aroma, celulose
microcristalina, álcool etílico, manitol, polivinilpirrolidona, sacarina sódica e
polietilenoglicol.
O medicamento peptosil contém, segundo o rótulo, 262 mg de subsalicilato de
bismuto e excipientes, os quais não são informados.
3.5. PREPARO DAS AMOSTRAS
3.5.1. AMOSTRAS DE ANTIÁCIDO
As amostras de bisuisan e peptosil utilizadas para a quantificação de Bi, foram
moídas com almofariz, garantindo a sua homogeneidade. A massa de amostra pesada
foi de 100 mg e os experimentos realizados em triplicata. As amostras de peptosil foram
transferidas para béqueres e dissolvidas à quente, em 10 mL de HCl 5 mol L-1 até
quase a secura. Estas foram transferidas para balões volumétricos de 100 mL, e uma
alíquota de 16 µL desta solução foi transferida para um balão de 25 mL, completando-
Dissertação de mestrado Aline Klassen
67
se o volume com HCl 0,3 mol L-1. A amostra de bisuisan foi pesada em frascos de
Teflon, sobre as quais foram adicionados 2 mL de ácido nítrico concentrado e 1 mL de
peróxido de hidrogênio 30% (v/v). Houve uma pré-digestão de aproximadamente 40 min
para não ocorrer reações violentas nos frascos de Teflon. Posteriormente, as amostras
de bisuisan foram submetidas à radiação microonda empregando um forno de
microonda tipo cavidade (Provecto Analítica, DGT 100 Plus), sendo o programa
apresentado na tabela 9. Esse procedimento foi adotado pelo fato do medicamento não
dissolver mesmo com adição de HCl e após ser submetido em um banho de ultra-som.
Em seguida, os frascos de Teflon foram aquecidos em chapa de aquecimento à uma
temperatura de aproximadamente 70 ºC até quase asecura para a eliminação do
excesso de ácido e das espécies NOx que poderiam estar presentes. Posteriormente,
estas soluções foram transferidas para balões volumétricos de 250 mL e o volume
completado com HCl 0,3 mol L-1. Estas soluções foram diluídas 200 vezes para
posterior quantificação de Bi.
Etapa Tempo/min Potência/W
1 5 200
2 5 400
3 5 790
3.5.2 AMOSTRAS DE LIGA DE AÇO
Para as amostras de aço, o procedimento foi adaptado de Ribeiro et al. [9].
Foram pesadas quantidades aproximadas de 500 mg e dissolvidas em 20 mL de água
régia em béquer de 100 mL, sob aquecimento em chapa a ca. 70 ºC. A solução
resultante foi transferida a um balão volumétrico de 25 mL, completando-se o volume
com HCl 1 mol L-1. Posteriormente, as soluções foram filtradas e analisadas por meio
do método proposto para quantificação de Bi.
Tabela 9: Programa para a decomposição assistida por radiação microonda para a amostra bisuisan.
Dissertação de mestrado Aline Klassen
68
3.6 DESEMPENHO ANALÍTICO
O desempenho analítico foi verificado da mesma maneira descrita no item 3.7 do
primeiro Capítulo.
3.7. ESTRUTURA DO DESENVOLVIMENTO DO TRABALHO
O trabalho foi iniciado com a otimização das variáveis físicas e químicas do sistema
proposto. Tal otimização foi realizada em termos de absorbância integrada e perfil de
sinal, para uma solução de concentração de Bi 50 µg L-1. As variáveis estudadas estão
apresentadas na tabela 10. O material empregado para a confecção, tanto das alças de
amostragem como da bobina de reação, foi de polipropileno.
Tabela 10: Variáveis estudadas para determinação de Bi.
Variáveis estudadas Faixa
estudada
Volume injetado / µL 300 - 2000
Vazão de carregador / mL min-1 6,1 - 13,4
Comprimento da bobina de reação / cm 10 - 90
Vazão de acetileno / L min-1
Vazão de ar / L min-1
1 - 4
8 - 12
Vazão de gás de arraste / mL min-1 12 - 182
Diâmetro interno do capilar / mm 0,5 - 1,5
Vazão da água de
nebulização / mL min-1
2 - 6
Área total de furos do atomizador / mm2 0 - 115
Concentração de ácido / mol L-1 0,12 – 1,92
Concentração de NaBH4 / % 0,02 - 1,5
Concentração de NaOH / % 0,02 - 1,5
Dissertação de mestrado Aline Klassen
69
3.8. MICROGRAFIAS E MAPEAMENTO
3.8.1 PREPARO DAS AMOSTRAS PARA A SEM E A MET
As amostras para a realização das micrografias foram preparadas
semelhantemente ao apresentado no Capítulo 1, com a exceção das micrografias
obtidas para a fuligem gerada no atomizador. Neste caso, a amostra (fuligem) foi
dispersa em iso-propanol (JTBacker), com o emprego de um banho de ultra-som, por 2
min. Posteriormente, uma gota da amostra, em meio ao solvente, foi distribuída no
porta-amostra e deixada evaporar, seguida da metalização da mesma com ouro.
Para a obtenção das micrografias por meio da MET, a amostra foi proveniente da
superfície do atomizador, ou seja, uma região foi raspada e o pó resultante foi coletado
e disperso somente em água destilada por 5 min em um banho de ultra-som, e uma
gota foi colocada sobre a tela de ouro coberta com filme de parlódio e uma fina camada
de carbono amorfo, depositada por evaporação. Após total evaporação da água a
análise por MET foi realizada.
As micrografias foram obtidas da mesma forma como descrito e ilustrado no item
3.9 do primeiro Capítulo.
4. RESULTADOS E DISCUSSÃO
4.1. NATUREZA DO TUBO METÁLICO
Para o elemento Bi, também foi verificada a influência do atomizador metálico,
com liga de Ni 99,9% (m/m) e com liga INCONEL600®, no sinal analítico. Pode-se
observar por meio da figura 25A e B, que o comportamento com os dois atomizadores
foi muito semelhante, tanto em termos de sinal de absorbância integrada, quanto de
perfil de sinal analítico. A injeção do padrão concentrado de Bi também foi testada, da
mesma forma que para o As. Percebeu-se que após a injeção de um padrão de Bi
Dissertação de mestrado Aline Klassen
70
40 mg L-1, e após sucessivas leituras do branco, o sinal de absorbância para um padrão
de Bi 50 µg L-1 não se alterou. Ao contrário, houve uma piora significativa em termos de
perfil de sinal, como pode ser visto na figura 26. Portanto, para a otimização do método
proposto para a determinação de Bi, o atomizador de liga INCONEL600®, sem injeção
de padrão concentrado, foi selecionado para a continuidade do trabalho.
Por meio desse resultado, pode-se dizer que, provavelmente não há a formação
de compostos de bismuto com os elementos que compõem a liga metálica, como o
apresentado para As, ou seja, a superfície interna do atomizador não afeta a rota de
atomização da bismutina.
(A) (B)
Figura 25: (A) Perfil de sinal com atomizador de Ni 99,9% (m/m), (Ab=1,514); (B) Perfil de sinal com atomizador de liga Inconel600®, (Ab=1,553). Condições empregadas: Solução de Bi 50 µg L-1, HCl 0,36 mol L-1, NaBH4 0,08% (m/v), NaOH 0,1% (m/v).
0 10 20 30 40 50 600,00
0,02
0,04
0,06
0,08
0,10
Ab
sorb
ânci
a
Tempo, s
AA BG
0 10 20 30 40 50 600,00
0,02
0,04
0,06
0,08
0,10
Ab
sorb
ânci
a
Tempo, s
AA BG
Dissertação de mestrado Aline Klassen
71
0 10 20 30 40 50 60
0,00
0,02
0,04
0,06
Tempo, s
Ab
sorb
ânci
a
AA BG
Figura 26: Perfil de sinal após a injeção de um padrão concentrado de Bi (40 mg L-1) no atomizador de liga INCONEL600®, (Ab=1,529). Condições empregadas: Solução de Bi 50 µg L-1, HCl 0,36 mol L-1, NaBH4 0,08% (m/v), NaOH 0,1% (m/v).
4.2. OTIMIZAÇÃO DO MÉTODO PARA DETERMINAÇÃO DE
BISMUTO
4.2.1 OTIMIZAÇÃO DAS VARIÁVEIS FÍSICAS
As mesmas variáveis físicas estudadas no Capítulo 1, foram também estudadas
aqui, de forma univariada, empregando-se um padrão de Bi 50 µg L-1.
As condições iniciais das variáveis físicas do sistema foram: 1600 µL de volume
injetado, 54,1 mL min-1 de gás de arraste, 2 mL min-1 de vazão de H2O no nebulizador,
11,4 mL min-1 de vazão de solução carregadora, 30 cm de bobina de reação, proporção
de 3-10 de acetileno-ar, capilar de 1,5 mm d.i., e atomizador de liga INCONEL600® com
área total de furos de 43 mm2.
4.2.1.1. Influência do volume injetado no sistema
A quantidade de volume injetado no sistema apresentou o mesmo perfil que o
mostrado para o elemento As, ou seja, a absorbância é diretamente proporcional à
quantidade de Bi injetada no sistema. Portanto, pode-se decidir a quantidade de volume
injetado no sistema baseado nas mesmas justificativas apresentadas no item 4.3.1.1 do
Dissertação de mestrado Aline Klassen
72
Capítulo 1. Levando em consideração esses parâmetros, foi selecionado um volume de
1600 µL. Este estudo está ilustrado na figura 27.
0 500 1000 1500 2000 25000,0
0,5
1,0
1,5
2,0
Ab
sorb
ânci
a In
teg
rad
a, s
Volume injetado, µµµµL
Figura 27: Influência do volume injetado. Condições empregadas: Solução de Bi 50 µg L-1, HCl 0,36 mol L-1, NaBH4 0,08% (m/v), NaOH 0,1% (m/v).
4.2.1.2. Influência da vazão de carregador
Com relação à vazão de carregador, observou-se que com vazões muito
elevadas, a partir de 10,2 mL min-1, o que ocorria era uma diminuição do sinal analítico,
ca. 7%. Isso pode ser explicado pelo fato de estar sendo necessário um tempo maior de
contato entre a amostra e o redutor. Porém, mesmo assim, foi escolhida a vazão de
carregador de 11,3 mL min-1 como condição de trabalho, levando-se em conta a
freqüência analítica e o perfil do sinal. Este estudo está ilustrado na figura 28A, B e C.
Dissertação de mestrado Aline Klassen
73
0,0 6 8 10 12 14 160,0
1,2
1,4
1,6
1,8
2,0
Ab
sorb
ânci
a In
teg
rad
a, s
Vazão do carregador, mL min-1
(A)
(B) (C)
Figura 28: (A) Influência da vazão do carregador no sinal analítico; (B) Perfil de sinal com vazão de 6,1mL min-1, (Ab=1,5695); (C) Perfil de sinal com vazão de 11,3 mL min-1, (Ab=1,460). Condições empregadas: Solução de Bi 50 µg L-1, HCl 0,36 mol L-1, NaBH4
0,08% (m/v), NaOH 0,1% (m/v).
4.2.1.3. Influência da vazão de argônio
Visto que a bismutina é muito instável, necessitando de vazões mais altas para
garantir que todo hidreto seja transportado de forma rápida até o caminho óptico a
vazão de argônio de 150 mL min-1 para o transporte da bismutina até o atomizador
INCONEL600® foi selecionada como vazão de trabalho [1]. Se comparada com a vazão
do gás de arraste para a arsina, aquela foi ca. 3 vezes menor. Este efeito pode ser
0 10 20 30 40 50 60
0,00
0,02
0,04
0,06
0,08
0,10
Ab
sorb
ânci
a
Tempo, s
AA BG
0 10 20 30 40 50 600,00
0,02
0,04
0,06
0,08
0,10
Ab
sorb
ânci
a
Tempo, s
AA BG
Dissertação de mestrado Aline Klassen
74
verificado na figura 29A. Ainda, com vazões maiores de argônio observa-se uma grande
melhora em termos de perfil de sinal analítico como pode ser visto na figura 29B e C.
0 40 80 120 160 2000,0
0,5
1,0
1,5
2,0
2,5
Ab
sorb
ânci
a In
teg
rad
a, s
Vazão de Argônio, mL min-1
(A)
0 10 20 30 40 50 600,000
0,005
0,010
0,015
0,020(B)
Tempo, s
Ab
sorb
ânci
a
AA BG
AbsorbânciaIntegrada=0,5296
0 10 20 30 40 50 600,00
0,02
0,04
0,06
0,08
0,10
0,12(C)
Abs
orbâ
ncia
Tempo, s
AA BG
AbsorbânciaIntegrada=1,968
(B) (C)
Figura 29: (A) Influência da vazão de gás de arraste Argônio; (B) Perfil de sinal para uma vazão de 35 mL min-1, (Ab=0,530); (C) Perfil de sinal para uma vazão de 150 mL min-1, (Ab=1,968). Condições empregadas: Solução de Bi 50 µg L-1, HCl 0,36 mol L-1, NaBH4 0,08% (m/v), NaOH 0,1% (m/v).
4.2.1.4. Influência do comprimento da bobina de reação
O comprimento da bobina de reação foi otimizado para a determinação de Bi.
Entretanto, para a geração da bismutina, foi necessário um tempo maior de contato
entre solução padrão, ácido e redutor, como pode ser verificado na figura 30. O sinal
analítico aumentou ca.12% com a bobina de reação de 90 cm, se comparado com o
Dissertação de mestrado Aline Klassen
75
valor apresentado com uso de uma bobina de 30 cm. Isso pode ser justificado pela
cinética de formação da bismutina, que é mais lenta se comparada com a formação de
arsina [1]. Este resultado está de acordo com o apresentado anteriormente, e que se
refere à solução carregadora.
0 20 40 60 80 1000,0
1,0
1,5
2,0
2,5
3,0A
bso
rbân
cia
Inte
gra
da,
s
Comprimento da bobina de reação, cm
Figura 30: Influência do comprimento da bobina de reação. Condições empregadas: Solução de Bi 50 µg L-1, HCl 0,36 mol L-1, NaBH4, 0,08% (m/v), NaOH 0,1% (m/v).
4.2.1.5. Influência do diâmetro interno do capilar
A influência do diâmetro interno do capilar na determinação de Bi também foi
estudada. O capilar de maior diâmetro interno (1,5 mm) foi o escolhido como condição
de trabalho. Os resultados podem ser visualizados na figura 31.
0,0 0,5 1,0 1,5 2,00,01,5
2,0
2,5
3,0
Ab
sorb
ânci
a In
teg
rad
a, s
Diâmetro interno do capilar, mm
Figura 31: Influência do d.i. do capilar cerâmico. Condições empregadas: Solução de Bi 50 µg L-1, HCl 0,36 mol L-1, NaBH4, 0,08% (m/v), NaOH, 0,1% (m/v).
Dissertação de mestrado Aline Klassen
76
4.2.1.6. Influência da vazão de nebulização de água desionizada
A vazão de água na câmara de nebulização do espectrômetro ficou otimizada
em 3 mL min-1 para a determinação de Bi, levando em consideração não somente a
sensibilidade, mas, também, o perfil de sinal (vide figura 32B e C). Por meio da figura
32, percebe-se que, apesar da vazão máxima (6 mL min-1) ter apresentado maior
sensibilidade, esta não foi escolhida devido a piora em termos de perfil de sinal, como
pode ser verificado na figura 32C.
0,0 2 3 4 5 6 70,02,0
2,1
2,2
2,3
2,4
2,5
Ab
sorb
ânci
a In
teg
rad
a, s
Vazão de nebulização, mL min-1
(A)
0 10 20 30 40 50 600.00
0.05
0.10
0.15
0.20
Ab
sorb
ânci
a
Tempo, s
AA BG
(B)
0 10 20 30 40 50 60
0.00
0.05
0.10
0.15
0.20
Ab
sorb
ânci
a
Tempo, s
AA BG
(C)
Figura 32: (A) Influência da vazão de água desionizada na câmara de nebulização; (B) Perfil de sinal para uma vazão de 3 mL min-1, (Ab=2,266); (C) Perfil de sinal para uma vazão de 6 mL min-1, (Ab=2,395). Condições empregadas: Solução de Bi 50 µg L-1, HCl 0,36 mol L-1, NaBH4 0,08% (m/v), NaOH 0,1% (m/v).
Dissertação de mestrado Aline Klassen
77
4.2.1.7. Influência da proporção de ar-acetileno
A proporção de ar-acetileno também foi estudada. A figura 33 mostra o estudo
da otimização da vazão de acetileno e ar, respectivamente, na determinação de Bi.
Percebe-se que com uma vazão máxima de acetileno (4 L min-1) e com uma vazão
mínima de ar (8 L min-1), há um aumento do sinal analítico, respectivamente de 30% em
relação a vazão de 3 L min-1 de acetileno e de 10% em relação a vazão de 10 L min-1 de
ar. Entretanto, essas condições não foram selecionadas como condição de trabalho
devido à piora no perfil do sinal analítico, como ilustrado na figura 34(A – C). Portanto, a
proporção de 10-3 de ar-acetileno foi selecionada como ótima. Isso sugere que o
mecanismo de atomização da bismutina pode ser também via radicais de hidrogênio,
como sugerido para a arsina. Vale ressaltar que na literatura apenas está relatado as
possíveis rotas de atomização para os hidretos de arsênio e selênio.
0 2 4 6 8 10 12 140,0
1,5
2,0
2,5
3,0
3,5
4,0
Ab
sorb
ânci
a In
teg
rad
a, s
Vazão, L min-1
Figura 33: Influência da vazão de ar-acetileno. Variação da vazão de acetileno (vazão de ar fixa em 10 L min-1); e variação da vazão de ar (vazão de acetileno fixa em 3 L min-1) Condições empregadas: Solução de Bi 50 µg L-1, HCl 0,36 mol L-1, NaBH4 0,08% (m/v), NaOH 0,1% (m/v).
Dissertação de mestrado Aline Klassen
78
0 10 20 30 40 50 600,00
0,02
0,04
0,06
0,08
0,10
0,12
0,14
0,16
Ab
sorb
ânci
a
Tempo, s
AbsorbânciaIntegrada= 2,34
AA BG
(A)
0 10 20 30 40 50 60
0.00
0.05
0.10
0.15
0.20
0.25
0.30
Ab
sorb
ânci
a
Tempo, s
AA BG
(B)
0 10 20 30 40 50 600,00
0,05
0,10
0,15
0,20
Ab
sorb
ânci
a
Tempo, s
Absorvância Integrada= 2,703
AA BG
(C) Figura 34: Perfis de sinal para diferentes proporções de acetileno-ar. (A) 3:10 L min-1, (Ab=2,340); (B) 4:10 L min-1, (Ab=3,450); (C) 3:8 L min-1, (Ab=2,703). Condições empregadas: Solução de Bi 50 µg L-1, HCl 0,36 mol L-1, NaBH4 0,08% (m/v), NaOH 0,1% (m/v).
4.2.1.8. Influência da área total de furos do atomizador INCONEL600®.
A influência da área total de furos do atomizador no sinal analítico do Bi também
foi verificada, e uma relação pode ser feita com a proporção de gases da chama do
equipamento. Esse estudo está ilustrado na figura 35. Percebe-se que uma área total de
furos de 19 mm2 foi o suficiente para melhorar a resposta analítica em termos de
absorbância integrada, ou seja, um aumento de 22% em relação à área total de furos de
43 mm2. Isso sugere que o mecanismo de atomização da bismutina não necessita de
uma grande quantidade de radicais de hidrogênio e oxigênio provenientes da chama,
Dissertação de mestrado Aline Klassen
79
como no caso da arsina, discutido no item 4.3.1.8 do Capítulo 1. O oxigênio
provavelmente atrapalha a rota de atomização da bismutina, uma vez que seu excesso
pode resultar na formação de óxido de bismuto, e, assim, deve ser evitado. Portanto,
seu mecanismo deve ser favorecido principalmente pelos radicais de hidrogênio; que
penetram pelos furos do atomizador, porém, em menor quantidade.
0 20 40 60 80 100 1200,00
2,0
2,5
3,0
3,5
4,0
Ab
sorb
ânci
a In
teg
rad
a, s
Área total de furos, mm2
Figura 35: Influência da área total de furos do atomizador INCONEL600®. Condições empregadas: Solução de Bi 50 µg L-1, HCl 0,36 mol L-1, NaBH4 0,08% (m/v), NaOH 0,1% (m/v).
4.2.2. INFLUÊNCIA DAS VARIÁVEIS QUÍMICAS PARA DETERMINAÇÃO DE
BISMUTO
4.2.2.1. Influência da natureza de ácido
Neste caso também foi estudada a influência de diferentes ácidos na
determinação de Bi, pelos mesmos motivos descritos no item 4.3.2.1. do Capitulo 1. O
resultado está apresentado na tabela 11, e observa-se que na presença de HNO3 e
H2SO4 o sinal de 50 µg L-1 de Bi diminuiu ca. 48% e 62%, respectivamente.
Posteriormente, foi verificada a melhor concentração de HCl para a geração da
bismutina. A figura 36 mostra que a partir de uma concentração de 0,3 mol L-1 de HCl o
sinal analítico não se alterou, sendo esta a concentração selecionada como ótima.
Dissertação de mestrado Aline Klassen
80
Tabela 11: Influência da natureza dos ácidos na formação da bismutina. Condições empregadas: Solução de Bi 50 µg L-1, NaBH4 0,08% (m/v), NaOH 0,1% (m/v)
Tipo de ácido (0,3 mol L-1)
AbsorbânciaIntegrada Recuperação de Bi (%)
HCl 3,80 100
HNO3 1,98 52 H2SO4 1,46 38,4
0,0 0,3 0,6 0,9 1,2 1,5 1,8 2,1 2,40,0
2,5
3,0
3,5
4,0
4,5
Ab
sorb
ânci
a In
teg
rad
a, s
Concentração de HCl, mol L-1
Figura 36: Influência da concentração de HCl. Condições empregadas: Solução 50 µg L-1 de Bi, NaBH4 0,08% (m/v), NaOH 0,1% (m/v).
4.2.2.2. Influência da concentração de tetrahidroborato de sódio e de hidróxido
de sódio
A figura 37A e B mostra o estudo feito com diferentes concentrações de NaBH4
e NaOH. Por meio do mesmo, foi verificado que 1% (m/v) de NaBH4 é a concentração
que apresentou melhor resposta analítica, bem como 0,5% de NaOH. A explicação
pode ser a mesma apresentada nos itens 4.3.2.2. e 4.3.2.3. do primeiro Capítulo.
Dissertação de mestrado Aline Klassen
81
0.0 0.3 0.6 0.9 1.2 1.5 1.80.0
1.5
2.0
2.5
3.0
3.5
4.0
4.5A
bso
rbân
cia
Inte
gra
da,
s
Concentração de NaBH4, %
0,0 0,5 1,0 1,5 2,00,0
2
3
4
5
6
Ab
sorb
ânci
a In
teg
rad
a, s
Concentração de NaOH, %
(A) (B)
Figura 37: Influência da concentração de NaBH4 e NaOH. Condições empregadas: Solução de Bi 50 µg L-1 de Bi, HCl 0,3 mol L-1.
4.3. DESEMPENHO ANALÍTICO
Terminada todas as otimizações, uma curva analítica foi obtida (vide figura 38).
As figuras de mérito do método estão presentes na tabela 12. Por meio desta pode-se
perceber uma ampla faixa linear, bem como boa linearidade e sensibilidade do método.
Para o cálculo da precisão, foram consideradas as réplicas das amostras empregadas
no teste de exatidão, e o LD e LQ foram calculados, segundo a recomendação da
IUPAC, da mesma forma descrita no item 4.4 do Capitulo 1.
Tabela 12: Parâmetros analíticos após a otimização do método
Equação da reta A= 0,03353 + 0,08981C
Coeficiente de regressão (R2) 0,9997
Limite de detecção (µg L-1)* 1,0
Limite de quantificação (µg L-1)** 3,4
Faixa linear(µg L-1) 3,4 - 200
#RSD (%) < 2,7
Freqüência analítica (determinações h-1) 51 *LD e **LQ para 10 leituras de branco; # Precisão baseada na repetitividade, n=6; C: concentração de Bi.
Dissertação de mestrado Aline Klassen
82
0 30 60 90 120 150 180 2100
2
4
6
8
10
12
14
16
18
20
Ab
sorb
ânci
a In
teg
rad
a, s
Concentração, µµµµg L-1
Figura 38: Curva analítica para Bi obtida nas condições otimizadas do método.
4.4. AVALIAÇÃO DE POSSÍVEIS CONCOMITANTES
Segundo alguns autores [88, 1], vários elementos podem interferir na formação
da bismutina, tanto na fase gasosa quanto na fase líquida. Baseado neste fato e nos
possíveis elementos presentes na amostra, uma gama de elementos foi testada para a
determinação de Bi. A faixa de concentração não foi escolhida baseada nas amostras,
uma vez que no decorrer dos testes não era conhecida quais amostras seriam
empregadas para o teste de exatidão do método. Os resultados estão presentes na
tabela 13, e não foram considerados como interferentes os elementos que
proporcionaram uma recuperação de Bi entre 90 e 110%. Como pode ser visto, a
maioria dos elementos não apresenta interferência significativa para as concentrações
estudadas, exceto a Ag, Cu, Fe e Ni. A interferência mais grave foi observada para Ni, o
qual apresentou uma diminuição de 35% no sinal de Bi já na proporção de 1:1. O
elemento Cu apresentou interferência a partir de uma proporção de 1:10, com uma
redução do sinal de Bi de 38%. Vale ressaltar que tanto às presenças de Cu, Fe e de
Ag, apresentaram efeito de memória a partir da proporção de 1:1. Após esta
constatação, todo sistema foi submetido a sucessivas limpezas com ácido concentrado;
no entanto, o problema persistiu. Ainda, após o estudo com a Ag como concomitante,
pôde-se verificar a presença de um precipitado branco na parte inicial da bobina de
reação, logo após o ponto de confluência.
Dissertação de mestrado Aline Klassen
83
Tabela 13: Carta de seletividade para a determinação de Bi 50 µg L-1.
Concomitante Proporção de Bi:concomitante Recuperação % (n=3) As 1:1
1:10 1:50
108 ± 1 97 ± 1 94 ± 1
Ag 1:1 1:10 1:50
88 ± 1 27,2 ± 0,2
- Co 1:1
1:10 1:50
101 ± 1 101 ± 4 89 ± 1
Cu 1:1 1:10 1:50
96 ± 2 62 ± 2 22 ± 1
Fe 1:1 1:10 1:50
101 ± 2 85± 2
79 ± 10 Mn 1:1
1:10 1:50
93 ± 1 95 ± 1 92 ± 1
Mo 1:1 1:10 1:50
99,9 ± 0,1 100 ± 1 98 ± 1
Ni 1:1 1:10 1:50
65 ± 1 27 ± 1 9 ± 1
Pb 1:1 1:10 1:50
97 ± 1 91 ± 1 89 ± 2
Se 1:1 1:10 1:50
100 ± 1 102 ± 3 99 ± 1
Sb 1:1 1:10 1:50
102 ± 1 102 ± 1 102 ± 1
Sn 1:1 1:10 1:50
101 ± 1 98 ± 1 93 ± 2
V 1:1 1:10 1:50
103,0 ± 0,3 103,0 ± 0,3
102 ± 1 W 1:1
1:10 1:50
100 ± 2 96,2 ± 0,4
95 ±1 Zn 1:1
1:10 1:50
99 ± 1 96 ± 1 95 ± 1
Zr 1:1 1:10 1:50
97 ± 1 94 ± 1 89 ± 1
Dissertação de mestrado Aline Klassen
84
Possivelmente ocorreu a formação de cloreto de prata, pois como se sabe a
sua formação é muito favorecida, como pode ser comprovado pelo valor do seu produto
de solubilidade, (Kps= 1,6.10-10) [76].
Por esse motivo, não foram avaliadas maiores concentrações de Ag. Essas
interferências podem estar diretamente ligadas a atividades redox dos íons presentes.
Eles são facilmente reduzidos na presença de um forte redutor, no caso NaBH4 [84].
As interferências, principalmente de Fe e Ni, estão compatíveis com o relatado
na literatura [88]. Uma explicação para isso é que a concentração de ácido clorídrico
utilizada foi praticamente a mesma citada na literatura, uma vez que há uma tendência
de elementos interferirem na geração de hidretos na presença de baixas concentrações
de ácido [1].
Outros autores relatam que o comprimento da bobina de reação também pode
favorecer as interferências na geração de hidretos. Aström [31] relatou que um excesso
de Cu de 500 vezes em relação ao Bi, uma supressão do sinal de 0, 10 e 15% com o
aumento, respectivamente, de 0, 5 e 10 cm do comprimento da bobina de reação, foi
detectada. Com isso pode-se inferir que a cinética das reações envolvidas são
diferentes. No entanto, em nossas investigações, mesmo usando bobina de reação de
menor comprimento (passando de 90 para 30 cm), o problema como efeito de memória
persistiu.
Com relação às interferências de outros elementos formadores de hidretos,
pode-se dizer que são inexistentes nas concentrações estudadas, o que está de acordo
com o trabalho de Hall et al. [39]. Os autores mostraram uma grande tolerância aos
elementos formadores de hidretos, na determinação de Bi, com exceção de Se e Te.
Estes apresentaram níveis de tolerância de 400 e 100 vezes, respectivamente. Chan e
Hon [89] relatam a interferência de Se, o qual suprimiu o sinal de Bi quando 20 vezes
em excesso. Este fato não está de acordo com o sistema aqui proposto, o qual
apresentou uma recuperação de 99% de Bi, mesmo com um excesso de 50 vezes de
Se. A diferença pode estar no fato de que no trabalho de Chan e Hon, o tempo de
contato entre o redutor e a amostra foi maior, pois a vazão do carregador naquele caso
foi de 4,3 mL min-1, contra 11,3 mL min-1 utilizado neste trabalho. No trabalho de
Yamamoto et al. [90], o Se interferiu no sinal de Bi quando a um excesso de 10 vezes,
Dissertação de mestrado Aline Klassen
85
mesmo a uma concentração de ácido clorídrico de 6 mol L-1, ou seja, o ácido a alta
concentração não é um mascarante para o Se, como foi no caso de Cu e Ni.
É de interesse ressaltar que após o estudo do interferente Fe, os limites de
detecção e quantificação do método melhoraram em torno de 30% (tabela 14), bem
como foi possível verificar que o sinal de absorbância integrada permaneceu constante
após 216 injeções. Por meio de leituras de branco, foi verificada a inexistência de efeito
de memória. Assim, o Fe pode ter alterado o ambiente do atomizador metálico, o que
favoreceu fortemente a atomização da bismutina.
Após esta constatação, um pedaço do atomizador anteriormente empregado
(43 mm2 de área total), ou seja, aquele que foi usado antes do estudo do interferente
Fe, foi submetido à técnica SEM acoplada a um detector de Raios-X, vide figura 39.
Comparando com as análises de Raios-X realizadas com o atomizador empregado
após o teste com o comcomitante Fe (os resultados obtidos com o atomizador usado
após os testes com concomitantes estão ilustrados no item 4.6 deste Capítulo, figura
41), observou-se que a maior diferença entre os dois atomizadores é o teor de Ni. Isso
evidencia que o Ni e o Fe presentes na liga, juntamente com o Fe injetado no sistema
podem ter favorecido a formação de nanotubos, como discutido com mais detalhes no
item 4.6 deste Capítulo. Segundo Rosolen e colaboradores [91], estes elementos são
catalisadores para nanotubos de carbono. Esta evidência foi confirmada por meio do
mapeamento elementar para ferro realizado por meio da técnica MET, ilustrada no item
4.6 deste Capítulo. Assim, pode-se inferir que com os nanotubos de carbono formados,
o que se obteve foi um sistema de pré-concentração no tubo atomizador, uma vez que,
os nanotubos de carbono são empregados como material pré-concentrador na química
analítica [92].
Tabela 14: Limites de detecção e quantificação do método antes e depois do teste com o Fe como interferente.
Antes do teste com Fe Após o teste com Fe
Limite de detecção (µg L-1) 1,0 0,7
Limite de quantificação (µg L-1) 3,4 2,3
Dissertação de mestrado Aline Klassen
86
0102030405060708090
100
1
Distribuição dos elementos
Elem
ento
, %
C O Cr Fe Ni
Figura 39: Composição da superfície do atomizador empregado antes do estudo com concomitantes.
4.4.1. AVALIAÇÃO DOS MASCARANTES
A literatura apresenta diversas formas de mascarar os elementos que possam
interferir na determinação e/ou formação de elementos geradores de hidretos como o
Bi. O Fe(III), na presença da ácido clorídrico e nítrico a uma proporção de 2:1, foi usado
com sucesso para mascarar elementos como Cu e Ni na determinação de Bi [88].
Neste sentido, o mesmo procedimento foi testado para o sistema proposto, bem como
uma mistura de iodeto de potássio e tiuréia. Os resultados estão apresentados na
tabela 15, e por meio dos mesmos, pode-se perceber que o Fe(III) apresentou uma
melhora (aumento de 32%) na recuperação de Bi na presença de Ni. Porém, houve
uma piora na recuperação do sinal de Bi na presença de Cu, se comparado com a
ausência de Fe(III), ou seja, uma diminuição de 14%. A capacidade do Fe(III) se reduzir
pode ser uma explicação plausível para o seu uso como mascarante, isto é, esta
redução é cineticamente mais favorável que a redução de Cu(II) [84, 93]. Por outro
lado, com a mistura de KI e tiuréia, a recuperação de Bi, na presença de Cu e de Ag,
passou de 62% para 71%, e 88% para 106%, respectivamente. No entanto, a
recuperação de Bi não foi satisfatória na presença de todos os interferentes (Ni, Cu e
Ag), tanto com o mascarante KI e tiuréia quanto com o Fe(III).
Vale também ressaltar que um aumento na concentração de ácido ou
diminuição na concentração do redutor, pode suprimir a interferência de Ni e Cu sobre
os elementos formadores de hidretos, como sugerido por Dĕdina e Tsalev [1].
Dissertação de mestrado Aline Klassen
87
Devido a literatura relatar que o ferro presente nas amostras pode mascarar o
efeito desses interferentes, não foram testados outros tipos de mascarantes [1]. Isso
pode ser verificado no teste de exatidão do método.
Tabela 15: Estudo de alguns mascarantes para os interferentes Ni, Cu e Ag .
Proporção interferente:analito
Recuperação de Bi sem
mascarante (%)
Recuperação de Bi com
mascarante (%)
M(*) + Ni + Bi 1:1 65 ±1 80 ± 1
M + Cu + Bi 10:1 62 ±2 71 ± 7
M + Ag + Bi 1:1 88 ± 1 106 ± 2
M + Ag + Cu + Bi 1:10:1 - 65 ± 6
**FeIII + Ni +Bi 10:1:1 65 ±1 97 ± 1
** FeIII + Cu + Bi 10:10:1 62 ±2 48 ± 6
**FeIII + Cu + Ni + Bi 10:10:1:1 - 67 ±10
***FeIII + Cu + Bi 2400:10:1 62 ± 2 0
(*) M=(KI 10% (m/v)+ tiuréia 1% (m/v)), referência [73]; ** referência [88]; ***referência [93]
4.5. TESTE DE EXATIDÃO
Para o teste de exatidão do método foram selecionadas, primeiramente,
amostras de antiácidos, bisuisan e peptosil, (amostras livres de interferência, segundo o
rótulo). As concentrações encontradas de Bi para o método proposto, foram comparadas
com as concentrações encontradas por meio das técnicas de espectrometria de
absorção atômica com forno de grafite e chama, respectivamente. Posteriormente,
também foram avaliados materiais de referência de ligas de aço, os quais apresentam
interferentes, tais como Ni e Cu, mas por outro lado, há uma alta concentração de Fe de
ca. 90%.
O teste de exatidão foi realizado por meio das variáveis otimizadas, somente
para as amostras livres de interferência. No entanto, com as amostras de liga de aço, foi
necessária a alteração de algumas variáveis, tais como: concentração de ácido
Dissertação de mestrado Aline Klassen
88
empregada, passou de 0,3 mol L-1 para 1,0 mol L-1; a concentração de redutor, passou
de 1,0% (m/v) para 0,8% (m/v) e o comprimento da bobina de reação, passou de 90 cm
para 30 cm. Como mencionado anteriormente, essas variáveis podem favorecer a
interferência dos metais de transição que possam estar presentes nas amostras. Vale
ressaltar que mesmo aumentando a concentração de ácido e diminuindo o comprimento
da bobina de reação, um precipitado preto se formou na bobina de reação, o que
provavelmente é devido a redução de Cu(II) para Cu(0).
Os resultados podem ser visualizados na tabela 16. Os valores em mg g-1 para
as amostras de antiácido foram compatíveis entre si e apresentaram um limite de 95%
de confiança, segundo os testes t e F. As concentrações obtidas de Bi nas amostras de
liga de aço foram compatíveis com os valores de referência. Portanto, realmente o Fe
presente na liga pode ter apresentado um efeito mascarante para os interferentes
presentes nas amostras de liga de aço. Isso ocorre devido ao elevado potencial de
redução do Fe em relação ao potencial de redução dos demais interferentes presentes
no meio.
Tabela 16: Resultados da quantificação de Bi nas diferentes amostras a partir do método proposto, (n=3).
Amostra Valor de
Referência
Valor
Obtido
Valor
obtido
(ET AAS)
Valor
obtido
(F AAS)
*Carbonato básico de Bi
(mg g-1)
- 29,9 ± 0,3 28 ± 2 -
*Subsalicilato de Bi
(mg g-1)
- 152 ± 7 - 144 ± 2
**SRM 361 (%, m/m)
SRM 363 (%, m/m)
SRM 364 (%, m/m)
0,0004
0,0008
0,0009
(37 ± 1).10-5
(6 ± 1,4).10-5
(13 ± 7).10-5
-
-
-
-
-
-
*x ± t.σ/(n)1/2, n = no de abertura de amostras; ** x ± SD, N=6, amostras de liga de aço.
Dissertação de mestrado Aline Klassen
89
4.6. MICROGRAFIAS E MAPEAMENTO
Da mesma forma como descrito no item 4.7 do Capítulo 1, foram obtidas
micrografias com o atomizador INCONEL600® (19 mm2 de área total de furos), após o
término do trabalho (ca. 2000 determinações). As micrografias obtidas em diferentes
partes do atomizador, como descrito no item 3.9 da parte experimental do Capítulo 1,
estão apresentadas na figura 40, todas com um aumento de 100x.
Comparando as micrografias da figura 40(A-D) com a 40E pode-se perceber
que a liga do atomizador, após o uso, apresenta grande alteração, como o
aparecimento de partes desgastadas, manchas esbranquiçadas, bem como aumento do
relevo da superfície interna. Também, foram realizadas determinações semi-
quantitativas da composição dos metais presentes na superfície interna do atomizador,
por meio de um detector de Raios-X.
A figura 41(A – C) apresenta a alteração de composição da liga usada para 5
elementos presentes, tais como: Ni, C, O, Cr e Fe. Este atomizador também apresentou
uma grande alteração da composição da liga, porém, a diferença é que, neste caso,
possivelmente o Ni presente na liga foi utilizado como catalisador de nanotubos, como
mostrado nas figuras 42, 43 e 44. É interessante destacar que nas partes do tubo onde
não se formaram nanotubos de carbono, o teor de O e de Cr foram maiores. Logo, a
possível formação, neste caso de óxido de cromo é o suficiente para um ambiente
favorável para a atomização da bismutina.
Romero et al. [91], sintetizaram nanotubos de carbono por meio do catalisador
Zr(Fe0.5Ni0.5)2. A figura apresentada por estes autores, como sendo nanotubos, se
assemelha grandemente com a obtida neste trabalho, evidenciando que estes tubos
presentes na superfície interna do atomizador podem ser nanotubos de carbono.
A confirmação para essa evidência, pôde ser obtida por meio do emprego de
um microscópio eletrônico de transmissão. Estes resultados podem ser vistos na figura
45, a qual mostra que o tubo apresenta as partes internas das extremidades
preenchidas.
Por meio do mapeamento elementar, ilustrado na figura 46, podemos confirmar
que o tubo formado é de carbono, e que um dos constituintes da parte interna das
extremidades do nanotubo é Fe, como indicado pelas setas. É importante destacar que
Dissertação de mestrado Aline Klassen
90
não foi possível confirmar a participação do Bi na síntese de nanotubos, uma vez que a
energia necessária para ionizar os elétrons do Bi é superior à capacidade do
equipamento.
Também foi realizado um mapeamento de algumas regiões internas do
atomizador (vide figura 47). Este mostra a não uniformidade da composição da liga após
o uso para a determinação de Bi, e que a formação dos nanotubos não ocorre em todas
as regiões, mas nos aglomerados, possivelmente onde a concentração de Ni é maior.
Por meio desses resultados, pode-se inferir que, com o emprego do atomizador
de liga INCONEL600®, o Ni presente na liga provavelmente não reage com o Bi como o
apresentado para a determinação de As, mas sim com o Fe, apresentando a função de
catalisador de nanotubos.
Vale ressaltar que houve uma formação de fuligem preta no decorrer do
trabalho; portanto, nesta fuligem foram realizadas micrografias, juntamente com a
detecção de possíveis elementos químicos na mesma (vide figura 48). Pode ser
observado que não houve a formação de nanotubos de carbono nessas fuligens, e que
a composição da mesma é ca. 100% de carbono, como mostrado na figura 48G. Mais
um indício de que é necessário que o Ni esteja presente, e em contato com a superfície
da liga, para a formação dos nanotubos.
A figura 48C demonstra uma semelhança com a micrografia obtida para a
superfície de um atomizador eletrotérmico (forno de grafite), como relatado na literatura
[61]. O elevado teor de carbono sugere a formação de um ambiente extremamente
redutor.
Com os resultados aqui apresentados, pode-se dizer que provavelmente o Bi
pode ter favorecido a formação dos nanotubos, uma vez que isso não foi verificado nos
atomizadores empregados para a determinação de As (Capítulo 1) e de Se, que está
descrito no próximo Capítulo desta Dissertação.
Dissertação de mestrado Aline Klassen
91
(a) (b) (c)
(A)
(B)
(C)
(D) Figura 40: Micrografias das diferentes partes do atomizador INCONEL600®: (A) Parte superior; (B) Parte inferior; (C) Parte de trás; (D) Parte frontal. Micrografias dispostas na seguinte ordem: lado esquerdo (a), central (b) e lado direito (c) do atomizador.
Dissertação de mestrado Aline Klassen
92
(E)
Figura 40 (continuação): (E) Liga INCONEL600® sem uso, lado esquerdo com aumento de 100x e lado direito com aumento de 300x.
Dissertação de mestrado Aline Klassen
93
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100
superior inferior frontal atrás
Lado esquerdo do atomizador
Elem
ento
, %
C O Cr Fe Ni
(A)
0
20
40
60
80
100
120
superior inferior frontal atrás
Parte central do atomizador
Ele
men
to, %
C O Cr Fe Ni
(B)
0102030405060708090
100
superior inferior frontal atrás
Lado direito do atomizador
Elem
ento
, %
C O Cr Fe Ni
(C)
0
20
40
60
80
100
Elemento, %
1
Atomizador Inconel 600 sem uso
C O Cr Mn Fe Ni
(D) Figura 41: Composição da superfície do atomizador em diferentes posições. (A - C) e antes do uso (D).
Dissertação de mestrado Aline Klassen
94
(A) (B)
(C) (D) Figura 42: Região do atomizador (lado direito inferior) que apresentou nanotubos. (A) aumento de 25x; (B) aumento de 3000x; (C) 5000x; (D) aumento de 10000x.
Dissertação de mestrado Aline Klassen
95
(A) (B)
(C) (D) Figura 43: Região do atomizador (lado direito frontal) que apresentou nanotubos. (A) aumento de 100x; (B) aumento de 1800x; (C) 1300x; (D) aumento de 10000x.
Dissertação de mestrado Aline Klassen
96
(A) (B)
(C) (D)
(E) Figura 44: Região do atomizador (parte central superior) que apresentou nanotubos. (A) aumento de 25x; (B) aumento de 1000x; (C) aumento de 2500x; (D) aumento de 10000x, (E) aumento de 55000x.
Dissertação de mestrado Aline Klassen
97
(A)
(B) Figura 45: Microscopia de nanotubos de carbono obtida por meio da técnica MET. (A) Parte inferior do lado direito do atomizador, (B) Parte central superior do atomizador.
Dissertação de mestrado Aline Klassen
98
(A)
(B)
Figura 46: Mapeamento elementar por meio da técnica MET, parte inferior do lado direito do atomizador, (A) do carbono (as partes claras são onde há a maior concentração de carbono), (B) do ferro (as setas indicam a concentração de ferro dentro do nanotubo de carbono).
Dissertação de mestrado Aline Klassen
99
Todos os elementos em escala de cinza
Oxigênio
Níquel
Níquel + escala de cinza
Carbono
Cromo
Carbono + escala de cinza
Cromo, Ferro e níquel
Ferro Figura 47: (A) Distribuição dos elementos químicos na superfície interna da parte central superior do atomizador. Aumento de 1000x.
Dissertação de mestrado Aline Klassen
100
(A) (B)
(C) (D)
(E) (F)
CO
CrFe
Ni
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100
Elem
ent
o,%
(G) Figura 48: Micrografias da fuligem formada no atomizador a diferentes aumentos: (A) 100x; (B) 500x; (C) 1200x; (D) 3000x; (E) 15000x e (F) 20000x (G) Elementos identificados pelo detector de Raios-X na fuligem formada no atomizador.
Dissertação de mestrado Aline Klassen
101
5. CONCLUSÃO PARCIAL
Neste capítulo foram avaliadas todas as variáveis físicas e químicas do sistema
empregado para a determinação de Bi, bem como estudo com concomitantes e teste de
exatidão do método.
A técnica apresentou-se adequada para a quantificação de Bi em baixas
concentrações, uma vez que o limite de quantificação obtido foi de 2,3 µg L-1 e uma
ampla faixa linear, variando de 2,3 – 200 µg L-1.
No tocante aos testes de interferência, foi possível verificar que as interferências
de Cu, Ni e Fe foram verificadas mesmo quando estes estavam presentes em baixas
concentrações; entretanto, os mesmos não apresentaram interferências nas amostras
analisadas como mostrado pelo teste de exatidão do método.
O teste de exatidão realizado para o método em questão apresentou um
intervalo de confiança de 95% segundo o teste t para as amostras estudadas.
Portanto, o atomizador de liga INCONEL600® pode ser empregado com eficácia
para a determinação de Bi por espectrometria de absorção atômica com geração de
hidretos.
Com relação às micrografias, verificou-se que a superfície interna se alterou de
forma aleatória no interior do atomizador. Foi verificada a formação de nanotubos de
carbono, a qual foi favorecida provavelmente pela presença de Ni e Fe na liga, bem
como do Bi injetado no sistema. Esta constatação foi feita baseada nas imagens
fornecidas pelas micrografias, bem como na alteração da composição da liga. Porém,
também se formou possivelmente uma camada de óxido de cromo na superfície do
atomizador, como apresentado no Capítulo 1.
Estes resultados mostram que mais estudos são necessários para confirmação
dessas hipóteses.
Dissertação de mestrado Aline Klassen
103
Capítulo 3
Tubo metálico como atomizador na técnica HG-AAS: determinação de
Selênio
Dissertação de mestrado Aline Klassen
105
1. OBJETIVO
Este capítulo visa o desenvolvimento de uma metodologia para a determinação
de Se total empregando um tubo de liga metálica como atomizador na técnica de HG-
AAS. Primeiramente, foram avaliadas as variáveis físicas e, posteriormente, as
variáveis químicas envolvidas no sistema proposto. Após as otimizações, foram obtidos
os parâmetros analíticos, um estudo com concomitantes, bem como teste de exatidão
do método com materiais de referência certificados.
Ao final do trabalho, diferentes partes do atomizador metálico foram analisadas
por meio da técnica de microscopia eletrônica de varredura com um detector de Raios-
X.
Dissertação de mestrado Aline Klassen
106
2. INTRODUÇÃO
O Se é um elemento que apresenta duplo comportamento, ou seja, pode ser
essencial à vida ou ser tóxico, dependendo da sua concentração [94].
A estreita faixa entre deficiência e toxicidade tem sido reconhecida por muitos
autores [94, 95]. Como exemplo, a enzima glutationa-peroxidase contém Se, e esta é
necessária ao metabolismo e excreção de H2O2 e lipídioperoxidase, em células.
Segundo a FNB (US) foi estabelecida uma dieta de acordo com o Se requerido para um
adulto, que foi calculada a partir da dieta recomendada permitida (RDA). Os RDAs para
Se são 15 – 20 µg dia-1 para bebês, 20 – 30 µg dia-1 para crianças, 40 – 55 µg dia-1 para
adultos, 60 µg dia-1 para mulheres grávidas e de 70 µg dia-1 para mães lactantes [95].
No entanto, um limite de ingestão de Se de, no máximo, 400 µg dia-1 foi selecionado
como seguro. Para água, a dose máxima é de 10 µg L-1 [96].
Quanto à sua toxicidade, na forma elementar ele é biologicamente inerte; no
entanto, ela é mais observada em espécies inorgânicas de Se, podendo causar
degeneração da vida da célula e necrose das células do fígado [97]. Porém, por outro
lado, uma dieta com compostos orgânicos de Se, apresenta atividade anticarcinogênica
e previne a necrose do fígado de ratos, como relatado por Jia et al. [97] e Yang et al.
[98].
O Se é muito utilizado em manufaturas de semicondutores, células
fotoelétricas, plásticos, materiais ópticos de infravermelho, vidros, lubrificantes e
cerâmicas [99].
Em se tratando da sua biodisponibilidade, podemos dizer que ele está presente
em todos os compartimentos ambientais e em concentrações que variam de 0,1 µg kg-1
até 8000 mg kg-1 [99]. Altas concentrações de Se, tem sido encontradas em águas e
solos, devido às atividades antropogênicas, tais como: atividades agrícolas, resíduos de
minas entre outras. Neste último, é devido, principalmente, ao uso de fertilizantes.
Porém, outras fontes de Se incluem, as combustões de carvão e de petróleo [99].
Com isso, devido à sua capacidade de bioacomulação é de grande importância
quantificar o teor deste elemento em diferentes matrizes, tais como, solo, sedimento e
carvão. O Se também pode ser encontrado em quantidades relevantes em amostras
Dissertação de mestrado Aline Klassen
107
como as de peixes, comida marinha (algas, por exemplo) ou até mesmo em cabelo
humano. Este elemento pode estar presente nessas amostras na forma inorgânica,
orgânica, como as selenocistina, trimetilselênio ou, até mesmo, as selenobetaínas, as
quais são de difícil mineralização.
Para a determinação de Se por geração de hidretos, é de extrema importância
que o mesmo esteja de forma livre na solução para que o respectivo hidreto seja
formado. No entanto, o Se pode estar fortemente associado a proteínas e lipídios.
Amostras de urina, por exemplo, podem apresentar esse tipo de espécies. Portanto,
para a mineralização dessas espécies é necessário o uso de ácidos extremamente
oxidantes. Welz et al. [100] mostraram a completa decomposição de amostras de urina,
sangue e plasma sanguíneo, com aquecimento de 310ºC com uma mistura de ácido
nítrico, sulfúrico e perclórico. No entanto, D´Ulivo et al. [101] mostraram que o bromo
em HBr concentrado pode decompor muitos compostos orgânicos de Se. Isso
apresenta uma grande vantagem, pois o ácido perclórico pode ser substituído, uma vez
que este apresenta elevada periculosidade. Em 1997 Tyson et al. [102], desenvolveram
uma metodologia automatizada para a determinação de Se em urina por meio do uso
de ácido brômico e de brometo de potássio.
Lavilla et al. em 2007 [95] propuseram uma metodologia para a digestão de
amostras de peixe e moluscos sem o uso de ácidos do tipo perclórico, e sim por meio
da mistura de ácido nítrico e peróxido, bem como digestão por radiação microonda
juntamente com radiação ultravioleta em linha. Os mesmos mostraram que a
associação dessas duas técnicas foi o suficiente para a recuperação de Se nessas
amostras.
Esses resultados mostram, mais uma vez, a importância da digestão das
amostras para a formação de hidreto de Se, o qual é de interesse neste capítulo.
Dissertação de mestrado Aline Klassen
108
3. PARTE EXPERIMENTAL
3.1. INSTRUMENTAÇÃO
Foi empregado o mesmo equipamento mencionado nos Capítulos 1 e 2 e as
condições de operação do equipamento foram as sugeridas pelo fabricante
(comprimento de onda de 196 nm, fenda de 0,7 nm e corrente da lâmpada EDL de
300 mA). As medidas dos sinais de absorbância foram baseadas em área de sinal
(absorbância integrada) e corrigidas do sinal de fundo (BG).
Para a realização das micrografias, o mesmo microscópio eletrônico de
varredura empregado nos Capítulos 1 e 2 foi usado neste.
3.2. SISTEMA PROPOSTO PARA GERAÇÃO DE HIDRETOS
O sistema proposto foi o mesmo empregado na determinação de As e Bi, bem
como a configuração do atomizador metálico e a composição da respectiva liga
metálica foi a mesma.
A descrição do sistema é também a mesma mencionada no item 3.2.1 do
Capítulo 1, porém, com a exceção de que, agora, foi usado um padrão de Se para a
otimização das variáveis físicas e químicas do sistema.
3.3. MATERIAIS, REAGENTES E SOLUÇÕES
Os reagentes, materiais e procedimento de limpeza das vidrarias mencionados
no primeiro Capítulo, foram empregados neste Capítulo com a exceção do ácido
sulfâmico para a decomposição das amostras.
Dissertação de mestrado Aline Klassen
109
3.4. TESTE DE EXATIDÃO
Para o teste de exatidão do método proposto para determinação de Se foram
utilizados materiais de referência certificados, tais como: SRM 397 (cabelo humano)
provenientes da NIST (National Institute of Standards and Technology, Gaithersburg,
MD, EUA), Mess-3 (sedimento marinho) proveniente da NRCC (National Research
Council Canada) e amostra de urina (Lote 69042) proveniente da Bio-Rad Laboratories
GMbH, Munique, Alemanha.
3.5. PREPARO DAS AMOSTRAS
3.5.1 SEDIMENTO MARINHO
Massas de ca. 300 mg de amostra foram pesadas em frascos de Teflon e
adicionados 5 mL de água régia à cada uma e 2 mL de ácido fluorídrico. Os mesmos
foram submetidos à uma pre-digestão por ca. 40 min e introduzidos em um forno de
microonda para decomposição das amostras. O programa empregado para a
decomposição das amostras está presente na tabela 17. Então, foi adicionada uma
quantidade (ponta de espátula) de ácido bórico para a eliminação do ácido fluorídrico,
com posterior aquecimento em chapa (ca. 70ºC), até quase a secura. A amostra filtrada
foi transferida para um balão volumétrico de 10 mL. Um volume de 2 mL desta foi
transferido para um balão de 10 mL, completando-se o volume com HCl 7 mol L-1. A
solução resultante foi transferida para um frasco plástico, e a mesma foi aquecida em
um banho de água à uma temperatura ca. 90 ºC por 15 min. Este frasco foi resfriado a
temperatura ambiente e o Se(IV) foi quantificado. Este procedimento foi necessário
para garantir que todo Se estivesse na forma de Se(IV) [1, 36].
Dissertação de mestrado Aline Klassen
110
Tabela 17: Programa para decomposição assistida por radiação microonda para a amostra de sedimento marinho.
Etapa Tempo/min Potência/W
1 3 200
2 5 400
3 5 600
4 20 700
5 2 80
3.5.2. AMOSTRA DE CABELO HUMANO
As amostras de cabelo humano foram pesadas em triplicata (ca. 300 mg) em
frascos de Teflon, sobre as quais, foram adicionados 4,2 mL de ácido nítrico
concentrado e 1 mL de ácido sulfâmico 10% (m/v). A quantidade de ácido nítrico foi
aquela sugerida por Wietecha et al. [103]. Uma pré-digestão de aproximadamente 1 h foi
realizada para evitar altas pressões nos frascos de Teflon. Posteriormente, estes foram
levados ao forno de microonda para decomposição das amostras, cujo programa está
ilustrado na tabela 18. A amostra foi transferida para um balão volumétrico de 10 mL, e
após o volume ser completado com HCl 7 mol L-1, uma alíquota de 1,6 mL foi transferida
para um balão de 10 mL, completando-se o volume com HCl 7 mol L-1.
A solução resultante foi transferida para um frasco de plástico e a mesma foi
aquecida em um banho de água à uma temperatura ca. 90 ºC por 15 min. Este frasco foi
resfriado a temperatura ambiente e o Se(IV) foi quantificado.
Dissertação de mestrado Aline Klassen
111
Tabela 18: Programa para decomposição assistida por radiação microonda para a amostra de cabelo humano
Etapa Tempo/min Potência/W
1 5 200
2
3
4
5
5
5
5
2
300
400
600
800
3.5.3. AMOSTRA DE URINA
O procedimento para as amostras de urina foi modificado de Coelho [104], ou
seja, uma alíquota da amostra de urina foi adicionada em um becker, e o mesmo volume
de HNO3 concentrado foi adicionado à mesma. Após levar a amostra até quase a
secura, um volume de 0,8 mL de HCl foi adicionado, e novamente levado à quase
secura. O remanescente foi transferido quantitativamente para um balão de 10 mL com
HCl 7 mol L-1 para posterior quantificação de Se. A solução resultante foi transferida
para um frasco de plástico e a mesma foi aquecida em um banho de água à uma
temperatura ca. 90 ºC por 15 min. Este frasco foi resfriado a temperatura ambiente e o
Se(IV) foi quantificado.
3.6 DESEMPENHO ANALÍTICO
O desempenho analítico foi verificado da mesma maneira descrita no item 3.7 do
primeiro Capítulo.
3.7. ESTRUTURA DO DESENVOLVIMENTO DO TRABALHO
O trabalho foi iniciado com a otimização das variáveis físicas e químicas do
sistema proposto realizado para determinação de Bi. A otimização das variáveis foi
Dissertação de mestrado Aline Klassen
112
realizada em termos de absorbância integrada e perfil de sinal, empregando uma
solução de concentração de 400 µg L-1 para Se. As variáveis estudadas estão
apresentadas na tabela 19. O material empregado para a confecção, tanto das alças de
amostragem como da bobina de reação, foi de polipropileno.
Tabela 19: Variáveis estudadas para determinação de Se
Variáveis estudadas Faixa
estudada
Volume injetado / µL 300 - 2000
Vazão de carregador / mL min-1 6,1 - 13,4
Comprimento da bobina de reação / cm 10 - 90
Vazão de acetileno / L min-1
Vazão de ar / L min-1
1 - 4
8 - 15
Vazão de gás de arraste / mL min-1 10,3 – 165,1
Diâmetro interno do capilar / mm 0,5 - 1,5
Vazão da água de
nebulização / mL min-1
1 - 4
Área total de furos do atomizador / mm2 0 - 115
Concentração de ácido / mol L-1 7*
Concentração de NaBH4 / % 0,1 – 2,0
Concentração de NaOH / % 0,2 – 1,0
*Referência [36]
3.8. MICROGRAFIAS E MAPEAMENTO
As micrografias foram obtidas da mesma forma como descrito e ilustrado no item
3.9 do primeiro Capítulo.
Dissertação de mestrado Aline Klassen
113
4. RESULTADOS E DISCUSSÃO
4.1. TESTES COM O ATOMIZADOR DE NÍQUEL E LIGA INCONEL600®
Em virtude da liga INCONEL600® ter se apresentado como a melhor para a
determinação de ambos os hidretos, arsina e bismutina, respectivamente, já estudados,
também optou-se por esta liga para a confecção do atomizador para a determinação de
Se. Porém, um teste com o atomizador de Ni foi realizado para confirmar a ineficiência
do mesmo. O resultado foi uma redução do sinal analítico de 8 vezes em relação ao
atomizador confeccionado com a liga INCONEL600®, confirmando a escolha por esta
liga para a otimização do método.
4.2. OTIMIZAÇÃO DO MÉTODO PARA DETERMINAÇÃO DE
SELÊNIO
4.2.1 OTIMIZAÇÃO DAS VARIÁVEIS FÍSICAS
As mesmas variáveis físicas anteriormente estudadas de forma univariada, nos
Capítulos 1 e 2 foram estudadas para a determinação de Se, por meio de um padrão de
Se 400 µg L-1.
As condições iniciais das variáveis físicas do sistema foram: 1600 µL de volume
injetado, 100 mL min-1 de gás de purga, 4 mL min-1 de vazão de H2O no nebulizador,
11,4 mL min-1 de vazão de solução carregadora, 30 cm de bobina de reação, proporção
de 3-10 de acetileno-ar, capilar de 1,5 mm d.i., tubo INCONEL600® com área total de
furos de 19 mm2.
A concentração empregada foi àquela indicada na literatura [1, 36], pois em altas
concentrações de ácido, a espécie Se(IV) é garantida, uma vez que Se(VI) não forma
hidreto.
Dissertação de mestrado Aline Klassen
114
4.2.1.1. Influência do volume injetado no sistema
Neste capítulo foi verificada a melhor relação entre amostra e redutor para
geração do hidreto de selênio, sendo que a melhor proporção amostra:redutor foi a de
1:1, ou seja, um volume de 1,6 mL. Os resultados podem ser visualizados na figura 49.
0 500 1000 1500 2000 25000,0
0,5
1,0
1,5
2,0
2,5
3,0
Ab
sorb
ânci
a In
teg
rad
a, s
Volume injetado, µµµµL
Figura 49: Influência dos volumes injetados de amostra e redutor, Volume de redutor (volume de amostra fixo em 1,6 mL); Volume de amostra (volume de redutor fixo em 1,6 mL). Condições empregadas: Solução de Se 400 µg L-1, HCl 7 mol L-1, NaBH41% (m/v), NaOH 0,1% (m/v).
4.2.1.2. Influência do comprimento da bobina de reação
O estudo desta variável está ilustrado na figura 50. Por meio da mesma, pode-
se observar que a bobina de reação não é tão importante, pois com somente 10 cm de
comprimento se obtém o maior sinal analítico, semelhante ao resultado apresentado
para a formação da arsina como descrito no Capítulo 1. Este resultado está de acordo
com a literatura, que relata a semelhança entre As e Se em termos de geração de
hidretos [1]. No entanto, apesar do resultado com o comprimento da bobina de 10 cm
ter sido satisfatório, optou-se por um reator de 30 cm como um compromisso entre
resposta analítica e a reprodutibilidade das medidas.
Dissertação de mestrado Aline Klassen
115
0 20 40 60 80 1000,0
2,0
2,5
3,0
Ab
sorb
ânci
a In
teg
rad
a, s
Comprimento da bobina de reação, cm
Figura 50: Influência do comprimento da bobina de reação. Condições empregadas: Solução de Se 400 µg L-1, HCl 7 mol L-1, NaBH41% (m/v), NaOH 0,1% (m/v).
4.2.1.3. Influência da vazão de gás de arraste argônio
Este estudo está ilustrado na figura 51, e, por meio desta, podemos dizer que a
medida que há um aumento na vazão de argônio, há uma piora em termos de perfil de
sinal. Por outro lado, com vazões menores, o sinal analítico apresentou uma queda de
ca. 8%. Apesar da vazão de argônio de 45 mL min-1 ter apresentado um melhor perfil de
sinal (figura 51B), optou-se por trabalhar à uma vazão de 68,2 mL min-1 pelo fato de ter
apresentado um maior sinal analítico. Estes resultados estão de acordo com os
apresentados na literatura, a qual relata que em sistemas FIA pode-se conseguir
melhoras em termos de sinal analítico com vazões menores de argônio [105, 106].
Dissertação de mestrado Aline Klassen
116
0 50 100 150 2000,0
1,0
1,5
2,0
2,5
3,0
Ab
sorb
ânci
a in
teg
rad
a, s
Vazão de argônio, mL min-1
(A)
0 10 20 30 40 500,00
0,05
0,10
0,15
0,20
0,25
Ab
sorb
ânci
a
Tempo, s
(B)
Figura 51: (A) Influência da vazão de argônio; (B) Perfis de sinais a diferentes vazões de argônio ( 10,3 mL min-1; 45,1 mL min-1; 68,2 mL min-1;127,4 mL min-1; 165,1 mL min-1). Condições empregadas: Solução de Se 400 µg L-1, HCl 7 mol L-1, NaBH41% (m/v), NaOH 0,1% (m/v).
4.2.1.4. Influência da vazão do carregador
Com relação à vazão da solução carregadora, o sinal analítico diminuiu a
medida que a vazão foi aumentada, sendo este efeito mais pronunciado à uma vazão de
13,4 mL min-1, como pode ser visto na figura 52. Porém, o sistema com vazões muito
baixas, apresenta baixa freqüência analítica como já mencionado em Capítulos
anteriores desta Dissertação. O contrário é verificado com altas vazões de carregador.
Portanto, a vazão de 10 mL min-1 foi a selecionada como condição de trabalho,
buscando relacionar maior absorbância, repetitividade e freqüência analítica.
Dissertação de mestrado Aline Klassen
117
6 7 8 9 10 11 12 13 140,0
0,1
2,0
2,5
3,0
Ab
sorb
ânci
a In
teg
rad
a, s
Vazão de carregador, mL min-1
Figura 52: Influência da vazão de carregador. Condições empregadas: Solução de Se 400 µg L-1, HCl 7 mol L-1, NaBH4 1% (m/v), NaOH 0,1% (m/v).
4.2.1.5. Influência da vazão de nebulização de água desionizada
Essa variável influencia o sinal analítico do Se semelhantemente ao
apresentado para o elemento As. À medida que era aumentada a vazão de água no
nebulizador, o sinal analítico diminuía conforme pode ser visto na figura 53. Assim, uma
vazão de nebulização mínima de 1 mL min-1 foi selecionada para a continuidade do
trabalho.
0 1 2 3 4 50,0
2,5
3,0
3,5
4,0
Ab
sorb
ânci
a In
teg
rad
a, s
Vazão de H2O, mL min-1
Figura 53: Influência da vazão de água desionizada na câmara de nebulização. Condições empregadas: Solução de Se 400 µg L-1, HCl 7 mol L-1, NaBH4 1% (m/v),
NaOH 0,1% (m/v).
Dissertação de mestrado Aline Klassen
118
4.2.1.6. Influência do diâmetro interno do capilar
Também foi avaliado o diâmetro interno do capilar cerâmico (0,5; 1,0 e 1,5 mm)
utilizado na introdução de hidreto no tubo INCONEL600®. O melhor resultado foi obtido
com o de diâmetro maior, sendo este o selecionado como condição de trabalho. A
explicação é a mesma descrita no item 4.3.1.6 do Capítulo 1.
4.2.1.7. Influência da área total de furos do atomizador INCONEL600®
Para a determinação de Se, a área total de furos do atomizador também foi
influente em termos de sinal analítico. Esse estudo está ilustrado na figura 54. Por meio
da mesma pode-se verificar que a melhor resposta analítica em termos de absorbância
integrada foi obtida por meio do uso de um atomizador com 91 mm2 de área total de
furos. Isso pode estar diretamente relacionado com a quantidade de oxigênio que entra
no atomizador por meio da chama, uma vez que este favorece o mecanismo de
atomização do hidreto de selênio, como proposto por alguns autores [1, 19].
0 20 40 60 80 100 120 1400
2
4
6
8
10
12
Ab
sorb
ânci
a In
teg
rad
a, s
Área total de furos, mm2
Figura 54: Influência da área total de furos do atomizado. Condições empregadas: Solução de Se 400 µg L-1, HCl 7 mol L-1, NaBH4 1% (m/v), NaOH 0,1% (m/v).
4.2.1.8. Influência da proporção de ar-acetileno.
As vazões de acetileno e ar foram variadas em 1 - 4 L min-1 e 8 - 15 L min-1, de
forma univariada, respectivamente. A figura 55 mostra que as melhores vazões foram
Dissertação de mestrado Aline Klassen
119
de 1 L min-1 para acetileno e 15 L min-1 para vazão de ar, ou seja, uma chama
oxidante.
Por meio dos resultados apresentados neste item e no item 4.2.1.7, tudo indica
que o mecanismo de atomização do hidreto de selênio é dependente de oxigênio, como
relatado por Kumar e Riyazuddin [19]. Os autores descrevem, por meio de cálculos
termodinâmicos, que mesmo aumentando a temperatura, a constante de dissociação do
hidreto de selênio não se altera. A equação para este tipo de mecanismo pode ser
descrita da seguinte forma:
AHn(g) + n/4O2(g) → A(g) + n/2H2O (10)
O referido mecanismo contradiz aquele de dissociação térmica proposto na
literatura [107], pois este mecanismo se baseia no fato de que a sensibilidade aumenta
com o aumento da temperatura. A equação do mecanismo por dissociação térmica
pode ser da seguinte forma:
AH(n) → A(g) + n/2H2 (11)
Entretanto, vale ressaltar que um mínimo de hidrogênio é necessário para que o
hidreto de selênio não se recombine com o oxigênio, formando óxidos do analito, neste
caso, SeO4 [19]. Por outro lado, a queda no sinal analítico, com o aumento da vazão de
acetileno, pode ser explicada pelo fato de que o equilíbrio da reação química pode ser
deslocado na direção dos reagentes (equação 10), ou seja, da formação do hidreto de
selênio [19].
Dissertação de mestrado Aline Klassen
120
0 3 6 9 12 15 180
5
10
15
20
25
30
Ab
sorb
ânci
a In
teg
rad
a, s
Vazão, L min-1
Figura 55: Influência da proporção de gases. Variação da vazão de ar (vazão de acetileno fixa em 3 L min-1; e variação da vazão de acetileno (vazão de ar fixa em 15 L min-1). Condições empregadas: Solução de Se 400 µg L-1, HCl 7 mol L-1, NaBH41% (m/v), NaOH 0,1% (m/v).
4.2.2. INFLUÊNCIA DAS VARIÁVEIS QUÍMICAS
4.2.2.1. Influência da concentração de tetrahidroborato de sódio e de hidróxido de
sódio
Para a determinação de hidreto de selênio, também foi utilizado o THB como
redutor, pelos mesmos motivos comentados no Capítulo 1. Portanto, foi estudado o
efeito de diferentes concentrações (0,1% - 2,0% (m/v)) do mesmo na formação de
hidreto de selênio. A concentração que apresentou maior sinal analítico foi a de 0,5%
(m/v). Em concentrações muito altas o que ocorre é a formação de grande quantidade
de gás hidrogênio, tornando a reação mais turbulenta na cela de separação gás-líquido.
Além do mais, em altas concentrações de redutor (em torno de 2% (m/v)), pode ocorrer
interferência por parte de metais de transição presentes nas amostras, pois os mesmos
também reagem com o redutor que está em excesso [1]. Por outro lado, em
concentrações muito baixas (ca. 0,2 % (m/v)) há insuficiência de THB; logo, nem todo
analito é convertido em hidreto. No entanto, concentrações maiores, cerca de 1% (m/v),
somente podem ser usadas no caso de sistemas que apresentam uma ineficiência na
mistura da amostra com o redutor, por exemplo, sistemas em batelada [1]. Portanto, no
Dissertação de mestrado Aline Klassen
121
sistema aqui estudado, a concentração ideal foi a de 0,5% (m/v), a qual é
freqüentemente utilizada, segundo a literatura [79].
Com relação a melhor concentração de hidróxido de sódio, a concentração que
apresentou um aumento no sinal analítico de 7,5%, foi a de 1% (m/v); logo, esta
condição foi a considerada como a ideal de trabalho.
4.2.2.2. Influência da natureza do ácido
Os demais ácidos, HNO3 e H2SO4, foram testados para verificar a sua influência
na determinação de Se pelos mesmos motivos mencionados no Capítulo 1.
Por meio da tabela 20 pode ser observado que os ácidos, sulfúrico e nítrico,
respectivamente, apresentaram, uma redução do sinal analítico de 33 e 95%. Isso está
de acordo com a literatura, que relata a influência, principalmente do ácido nítrico.
Nunes et al. [108] relatam que o efeito do íon nitrito e gases NO2 é o mesmo na fase
condensada dentro do frasco do forno de microonda, e sugerem a seguinte reação:
NO2- + H+ ↔ HNO2
3HNO2 ↔ HNO3 + H2O + 2NO + O2 ↔ 2NO2
Portanto, por esse motivo, é de extrema importância a eliminação total das
espécies NOx formada após a decomposição das amostras, sendo que os autores,
sugerem a utilização de ácido sulfâmico para a remoção dessas espécies.
Dissertação de mestrado Aline Klassen
122
Tabela 20: Influência da natureza dos ácidos na formação do hidreto de selênio. Condições empregadas: Solução de Se 100 µg L-1, NaBH41% (m/v), NaOH 0,1% (m/v).
Tipo de ácido* Absorbância Integrada Redução do sinal (%)
HCl 4,7 -
HNO3 0,2 95
H2SO4 3,2 33
*Concentração de (7 mol L-1).
4.3. DESEMPENHO ANALÍTICO
Terminada todas as otimizações, a construção de uma curva analítica foi obtida,
a qual está ilustrada na figura 56. As figuras de mérito do método estão presentes na
tabela 21. O LD e LQ foram calculados, segundo a recomendação da IUPAC, da mesma
forma descrita no item 4.4 do Capitulo 1. E, para o cálculo da precisão, foram
consideradas as réplicas das amostras empregadas no teste de exatidão do método.
Comparando algumas figuras de mérito obtidas para o método proposto com
demais técnicas, como apresentado na tabela 22, observa-se que o método proposto
apresenta boa detectabilidade se comparado com outros métodos propostos por
diferentes autores.
0 100 200 300 400 5000
5
10
15
20
25
30
Ab
sorb
ânci
a In
teg
rad
a, s
Concentração, µµµµg L-1
Figura 56: Curva analítica para Se obtida nas condições otimizadas do método.
Dissertação de mestrado Aline Klassen
123
Tabela 21: Parâmetros analíticos após a otimização do método
Equação da reta A= -0,2282 + 0,058C
Coeficiente de regressão (R2) 0,9974
Limite de detecção (µg L-1)* 1,8
Limite de quantificação (µg L-1)** 6
Faixa linear (µg L-1) 6 - 500
RSD (%)# <10
Freqüência analítica (determinações h-1) 37
*LD e **LQ para 10 leituras de branco; # Precisão baseada na repetitividade n=6; C: concentração de Se.
Tabela 22: Figuras de mérito para a determinação de selênio por diferentes técnicas
Figuras de mérito Método
proposto
ETAAS* HPLC-HG-AAS** HG-QTA-FAAS
***
Limite de detecção
(µg L-1) 1,8 3,7 2,4 10,6
Faixa linear
(µg L-1) 6 - 500 12 - 80 8 - 250 20 - 200
*[109]; **[110]; ***[111].
4.4. AVALIAÇÃO DOS CONCOMITANTES
Assim como apresentado anteriormente para Bi e As, o hidreto de selênio
também é susceptível a interferências. A tabela 23 mostra os resultados da avaliação
realizada para a tolerância de Se frente aos interferentes. Por meio da mesma, foi
observado que o Se é tolerante a maioria dos concomitantes nas concentrações
estudadas, com exceção de Cu, o qual apresentou uma redução do sinal analítico de
35% à uma proporção de 1:50 de analito:interferente, respectivamente. A interferência
se torna mais pronunciada a medida que a concentração de cobre aumenta, como pode
Dissertação de mestrado Aline Klassen
124
ser visto na tabela 23, principalmente à uma proporção de 1:500 de analito:interferente,
onde foi possível verificar um precipitado preto na bobina de reação [112].
Tabela 23: Carta de seletividade para a determinação de Se 100 µg L-1.
Concomitante Proporção Se: concomitante
Recuperação % (n=3)
As 1:10 1:100
73 ± 3 64 ± 1
Bi 1:10 1:100
92 ± 5 49± 8
Cu 1:10 1:50 1:100 1:500
100 ± 1 65± 4 24 ± 3 1 ± 2
Fe 1:10 1:50 1:100 1:500
100 ± 1 101 ± 3 95 ± 2 109 ± 2
Mn 1:10 1:50 1:100 1:500
101 ± 3 105 ± 1 111 ± 3 107 ± 2
Ni 1:10 1:50 1:100 1:500
104 ± 3 99 ± 6 102 ± 2 103 ± 2
Pb 1:10 1:50 1:100 1:500
100 ± 1 99 ± 2 104 ± 1 98 ± 1
A explicação pode ser a mesma apresentadano Capítulo 2, ou seja, há uma
competição entre redutor, analito e interferente, ou até mesmo, neste caso, a formação
de colóide entre interferente, analito e redutor. Por outro lado, a alta concentração de
Dissertação de mestrado Aline Klassen
125
ácido clorídrico (7 mol L-1) e o elevado potencial de redução do Fe, deve favorecer a
formação de cloro-complexo e, por esse motivo, o Fe não interferiu na determinação do
Se [113]. Também foi observado que todos os elementos apresentaram efeito de
memória, ou seja, após sucessivas leituras do branco, houve uma diminuição gradativa
do sinal do mesmo, até a limpeza total do sistema, com a exceção do As. Não foram
testadas proporções maiores com As e Bi pelo fato de as amostras não apresentarem
altas concentrações para esses dois elementos.
4.5. TESTE DE EXATIDÃO
Para o teste de exatidão do método foram selecionadas amostras de cabelo
humano, sedimento marinho e urina humana. A tabela 24 mostra que a quantificação
de Se, nas diferentes amostras, apresentou uma concordância com o valor de
referência certificado de 95% segundo o teste t e F.
Tabela 24: Resultados da quantificação de Se nas diferentes amostras obtidos pelo método proposto, (n=3).
Amostra Faixa aceitável(µµµµg L-1)
Valor certificado (mg kg-1)
Valor obtido* (mg kg-1)
Cabelo humano
(SRM 397) - 2 ± 0,08 1,9 ± 0,5
Sedimento Marinho
(Mess – 3) - 0,72 ± 0,05 0,67 ± 0,12
Urina humana
(Bio-Rad2)** 165 - 249 - 168 ± 26
*X ± t.σ/(n)1/2; n = no de abertura de amostras ** Lote 69042
4.6. MICROGRAFIAS E MAPEAMENTO
Da mesma forma como descrito no item 4.7 do Capítulo1, foram obtidas
micrografias com o atomizador INCONEL600® (91 mm2 de área total de furos)
Dissertação de mestrado Aline Klassen
126
empregado após o término do trabalho (ca. 4000 determinações). As micrografias
obtidas em diferentes partes do atomizador, como descrito no item 3.9 da parte
experimental do Capítulo 1, estão apresentadas na figura 57, todas com um aumento de
500x.
Comparando as figuras 57(A-D) com a Figura 57E pode-se dizer que a
superfície interna do atomizador, empregado na otimização do método para a
determinação de Se, também se alterou, assim como no caso do As e Bi. Porém, só
foram visíveis a partir de um aumento de 500x.
Em algumas partes do atomizador foi verificada uma saliência, mais acentuada
na parte inferior do atomizador, talvez porque nesta há um contato maior com a chama
que penetra no mesmo. Também podemos observar a formação de alguns grânulos
esbranquiçados e bem definidos. Os grânulos podem ser verificados com maior clareza
na figura 58, como indicado pelas setas, juntamente com o teor dos elementos em
alguns pontos da superfície. Podemos inferir que os grânulos podem ser aglomerados
de Ni, como mostrado pelo teor de Ni no ponto 2 da figura 59.
Os elementos detectados nas demais partes do atomizador estão apresentados
na figura 60, a qual mostra que a distribuição dos elementos foi praticamente a mesma
em todas as partes do atomizador. Novamente, houve uma diminuição do teor de
carbono e um aumento do teor de oxigênio, sendo mais um indício de que o ambiente
oxidante é o mais favorável para a atomização do hidreto de selênio. É interessante
ressaltar que o teor de Mn e de Fe, também se alteraram, da mesma forma como
apresentado para o As (vide Capítulo 1). Assim as mesmas explicações podem ser
dadas aqui. Com relação ao Ni, este provavelmente não interferiu na rota de atomização
do hidreto de selênio, por possivelmente ter sido eliminado na forma de óxido, devido ao
elevado ambiente oxidante do meio, ou seja, dentro do atomizador.
Dissertação de mestrado Aline Klassen
127
(a) (b) (c)
(A)
(B)
(C)
(D)
Figura 57: Micrografias das diferentes partes do atomizador INCONEL600®: (A) Parte superior; (B) Parte inferior; (C) Parte de trás; (D) Parte frontal. Micrografias dispostas na seguinte ordem: lado esquerdo (a), central (b) e lado direito (c) do atomizador; (E) Liga INCONEL600® sem uso, lado esquerdo com aumento de 100x e lado direito com aumento de 300x.
Dissertação de mestrado Aline Klassen
128
(E)
Figura 57 (continuação): Micrografias das diferentes partes do atomizador INCONEL600®: (A) Parte superior; (B) Parte inferior; (C) Parte de trás; (D) Parte frontal. Micrografias dispostas na seguinte ordem: lado esquerdo (a), central (b) e lado direito (c) do atomizador; (E) Liga INCONEL600® sem uso, lado esquerdo com aumento de 100x e lado direito com aumento de 300x.
Figura 58: Micrografia do lado esquerdo parte inferior do atomizador. Aumento de 1500x. As setas indicam a formação de grânulos esbranquiçados.
Dissertação de mestrado Aline Klassen
129
0
10
20
30
40
50
60
70
ponto1 ponto 2 ponto 3
Lado esquerdo inferior (aumento 3000x)
Ele
men
to,
%
C O Cr Fe Ni
Figura 59: Distribuição dos elementos químicos em alguns pontos da superfície interna, do lado esquerdo inferior do atomizador.
Dissertação de mestrado Aline Klassen
130
0
20
40
60
80
100
superior inferior frontal atrás
Lado esquerdo do atomizador
Elem
ento
, %
C O Cr Mn Fe Ni
(A)
0
20
40
60
80
100
superior inferior frontal atrás
Parte central do atomizador
Elem
ento
, %
C O Cr Mn Fe Ni
(B)
0
20
40
60
80
100
superior inferior frontal atrás
Lado direito do atomizador
Elem
ento
, %
C O Cr Mn Fe Ni
(C)
0
20
40
60
80
100
Elemento, %
1
Atomizador Inconel 600 sem uso
C O Cr Mn Fe Ni
(D) Figura 60: Composição da superfície do atomizador em diferentes posições. (A - C) e antes do uso (D).
Dissertação de mestrado Aline Klassen
131
5. CONCLUSÃO PARCIAL
Neste capítulo foram avaliadas todas as variáveis físicas e químicas do sistema
empregado para a determinação de Se, bem como realizado o estudo com
concomitantes e teste de exatidão do método.
A técnica apresentou-se adequada para a quantificação de Se a baixas
concentrações, uma vez que o limite de quantificação apresentado foi de 6 µg L-1 com
uma ampla faixa linear (6 – 500 µg L-1).
No tocante aos testes de interferência, a influência do cobre foi verificada,
mesmo este estando presente a baixas concentrações; portanto, é necessário que as
amostras estudadas não apresentem altas concentrações deste interferente, ou deve
ser empregada uma estratégia analítica para sua eliminação/mascaramento da amostra.
O teste de exatidão com os materiais de referência certificados, realizado para o
método em questão, apresentou um intervalo de confiança de 95% segundo o teste t de
student.
Portanto, o atomizador de liga INCONEL600® pode ser empregado com eficácia
para a determinação de Se por espectrometria de absorção atômica com geração de
hidretos.
Com relação às micrografias, verificou-se que a superfície interna se alterou,
porém, de forma menos acentuada se comparada com as micrografias apresentadas
para As e Bi. A alteração da superfície foi mais uniforme em todas as partes do
atomizador, com possível formação de óxido de cromo. A diminuição do teor de carbono
sugere, mais uma vez, que o ambiente favorável para a atomização do hidreto de
selênio é oxidante.
Dissertação de mestrado Aline Klassen
132
CONCLUSÕES FINAIS
Nesta Dissertação procurou-se avaliar a eficiência de um atomizador metálico
na técnica de espectrometria de absorção atômica com geração de hidretos, e, a
hipótese inicial, de que um tubo metálico pudesse ser empregado na técnica de HG-
AAS, foi comprovada.
A sua eficiência pôde ser comparada com alguns trabalhos da literatura que
empregam tubo de quartzo, para as determinações de Bi e Se. Para estes dois
elementos, o atomizador metálico se apresentou de mais fácil manuseio, se comparado
com a determinação de As, em virtude deste elemento necessitar de um pré-tratamento
do tubo e de uma espera ca. 30 min para se obter uma resposta constante do sinal
analítico.
Por fim, foi testada a eficiência dos métodos propostos com o uso de materiais
de referência, bem como de amostras de interesse medicinal. Assim o atomizador
metálico, apresentou-se como uma alternativa eficiente para a quantificação desses
elementos nesses tipos de amostras. Ainda mais, a atomização do hidreto de Se foi
dependente de oxigênio com atomizador metálico, semelhantemente à proposta de
atomização apresentada por alguns autores comatomizador de quartzo.
Por meio das imagens obtidas pela técnica SEM, bem como da detecção por
Raios-X, foi possível verificar que cada analito alterou de forma distinta, tanto a
morfologia interna do atomizador, quanto a composição da superfície interna do
atomizador INCONEL600®. Por meio dos resultados apresentados e com trabalhos da
literatura, foi possível inferir algumas possíveis explicações para as alterações ocorridas
na superfície interna do atomizador. Para As, por exemplo, após o tratamento com
padrão concentrado de As, foi possível verificar alterações no teor de Ni e Cr na
superfície do atomizador. Assim, um ambiente que não interfere e/ou é favorável à
atomização da arsina, foi gerado, isto é, a formação de uma camada de óxido de cromo.
Já para o Bi, este estudo mostrou a formação de nanotubos de carbono na
superfície do atomizador empregado para a determinação de Bi. Esses nanotubos
apresentam grande aplicabilidade na química analítica, umas vez que podem ser
usados como material pré-concentrador. Sendo assim, após o estudo com o
Dissertação de mestrado Aline Klassen
133
concomitante Fe, uma pré-concentração in situ pode ter se formado no interior do
atomizador, podendo justificar amelhora na sensibilidade do método. Esses resultados
mostram um campo de investigações relacionadas a rotas de atomização da bismutina.
Com relação às morfologias obtidas na superfície do atomizador empregado
para a determinação de Se, estas apresentaram uma menor alteração na superfície
interna do atomizador, e por conseqüência foram menores as dificuldades durante o
decorrer do trabalho.
Por fim, analisando os resultados apresentados, podemos concluir que as
metodologias propostas por meio do uso do atomizador de liga metálica INCONEL600®,
na técnica de geração de hidretos, apresentaram-se como uma alternativa eficiente e
barata para a quantificação de As, Bi e Se.
Adicionalmente, devido a constituição física, tubos metálicos são muito mais
resistentes se comparados aos demais atomizadores empregados na técnica HG-AAS,
e devido ao seu baixo custo (ca. R$ 14,00 cada tubo), seu emprego em trabalhos de
rotina podem vir a ser uma realidade. Além do mais, atomizadores metálicos
apresentam-se como uma alternativa para estudar elementos que são difíceis de
gerarem hidretos, como os metais de transição.
Por fim, os resultados aqui apresentados, propiciam um amplo campo de
investigações de novas reações envolvidas em cada ambiente, principalmente no caso
dos anaotubos de carbono, ampliando os estudos envolvendo geração de hidretos.
Dissertação de mestrado Aline Klassen
134
BIBLIOGRAFIA
[1] Dĕdina, J., Tsalev, D.L.; Hydride Generation Atomic Absorption Spectrometry, Nova York: John Wiley & Sons Ltda, 1995, 526 p.
[2] Petrov, P.K.; Serafimovski, I.; Stafilov, T.; Tsalev, D.L.; Flow injection hydride generation electrothermal atomic absorption spectrometric determination of toxicologically relevant arsenic in urine, Talanta, 2006, 69, 1112-1117.
[3] Suárez, C.A.; Giné, M.F.; A reactor/phase separator coupling capillary electrophoresis to hydride generation and inductively coupled plasma optical emission spectrometry (CE-HG-ICP OES) for arsenic speciation, J. Anal. At. Spectrom., 2005,20, 1395-1397.
[4] Vieira, M.A.; Saint’Pierre, T.D.; Welz, B.; Curtius, A.J.; Determination of As, Hg, Se and Sn in sediment slurries by CVG-ETV-ICP-MS with trapping in an Ir treated graphite tube and calibration against standards, J. Anal. At. Spectrom., 2004, 19, 297-300
[5] Latva, S.; Hurtta, M.; Peraniemi, S.; Ahlgrén, M.; Separation of arsenic species in aqueus solutions and optimization of determination by graphite furnace atomic absorption spectrometry, Anal. Chim. Acta, 2000, 418, 11-17.
[6] Grinberg, P.; Takase, I.; Campos, R.C.; Characterization and vapour phase interference studies of a flame heated holed quartz T-tube as atomization cell for hydride generation atomic absorption spectrometry, J. Anal. Atom. Spectrom., 1999, 14, 827-830.
[7] Dĕdina, J.; Matoušek, T.; Multiple microflame – a new approach to hydride atomization for atomic absorption spectrometry, J. Anal. At. Spectrom,. 2000, 15, 301-304.
[8] Dĕdina, J.; D’Ulivo, A.; Argon shielded, highly fuel-rich, hydrogen-oxygen diffusion microflame – a new hydride atomizer, Spectrochim. Acta, part B, 1997, 52, 1737-1746.
[9] Ribeiro, A.S., Arruda, M.A.Z., Cadore, S.; Determination of bismuth in metallurgical materials using a quartz tube atomizer with tungsten coil and flow injection-hydride-generation atomic absorption spectrometry, Spectrochim. Acta, part B, 2002, 57, 2113-2120.
[10] Brancalion, M.L.; Arruda, M.A.Z.; Evaluation of medicinal plant decomposition efficiency using microwave ovens and mini-vials for Cd determination by TS-FF-AAS, Microchim. Acta, 2005, 150, 283-290.
Dissertação de mestrado Aline Klassen
135
[11] Gáspár, A.; Berndt, H.; Thermospray flame furnace atomic absorption spectrometry (TS-FF-AAS) – a simple method for trace element determination with microsamples in the µg/L concentration range, Spectrochim. Acta, part B, 2000, 55, 587-597
[12] Brancalion, M.L.; Sabadini, E.; Arruda, M.A.Z., Description of the thermospray formed at low flow rate in thermospray flame furnace atomic absorption spectrometry based on high-speed images, Anal. Chem., doi:10.1021/ac070453n. . [13] Figueiredo, E. C.; Dĕdina, J.; Arruda, M.A.Z; Metal Furnace heated by flame as a hydride atomizer for atomic absorption spectrometry: Sb determination in environmental and pharmaceutical samples; Talanta, doi: 10.1016/j.talanta. 2007.04.021.
[14] Walsh, A.; The application of atomic absorption spectra to chemical analysis,Spectrochim. Acta part B, 1955, 108-117.
[15] Welz, B. e Sperling, M.; Atomic Absorption Spectrometry, 3nd ed., Weinhein, Alemanha, John Wiley, 1999,: 965 p.
[16] L’Vov, B.V., The analytical use of atomic absorption spectra, Spectrochim. Acta part B, 1961, 17, 761-770.
[17] Smichowski, P.; Farías, S.; Advantages and analytical applications of choride generation. A review on vapor generation methods in atomic spectrometry, Microchemic. Jour., 2000, 67, 147-155. , [18] HolaK, W.; Gas-sampling technique for arsenic determination by atomic absorption spectrophotometry, Anal. Chem., 1969, 41, 1712 – 1713.
[19] Kumar, A.R.; Riyazuddin, P., Mechanism of volatile hydride formation and their atomization in hydride generation atomic absorption spectrometry, Rev. Anal. Sci, 2005, 21, 1401-1410.
[20] Kinniburgh, D.G.; Kosmus, W.; Arsenic contamination in groundwater: some analytical considerations, Talanta, 2002, 58,165-180
[21] D´Ulivo, A.; Loreti, V.; Onor, M.; Pitzalis, E.; Zamboni, R.; Chemical vapor generation atomic spectrometry using amineboranes and cyanotrihydroborate(III) reagents, Anal. Chem., 2003, 75, 2591-2600.
[22] D´Ulivo, A.; Mester, Z.; Sturgeon, R.E.; The mechanism of formation of volatile hydrides by tetrahydroborate(III) derivatization: A mass spectrometry study performed with deuterium labeled reagents, Spectrochim. Acta part B, 2005, 60, 423-438.]
[23] D´Ulivo, A.; Mester, Z.; Meija, J.; Sturgeon, R.E.; Mechanism of generation of volatile hydride of trace elements by aqueous tetrahydroborate(III). Mass spectrometric studies on reaction products and intermediates, Anal. Chem., 2007, 79, 3008-3015.
Dissertação de mestrado Aline Klassen
136
[24] Braman, R.S.; Justen, L.L.; Foreback C.C.; Direct volatilization-spectral emission type detection system for nanogram amounts of arsenic and antimony, Anal. Chem., 1972, 44, 2195-2199.
[25] Thompson, K.C.; Thomerson, D.R.; Atomic-absorption studies on the determination of antimony, arsenic, bismuth, germanium, lead, selenium, tellurium and tin by utilizing the generation of covalent hydrides, Analyst, 1974, 99, 595-601.
[26] Cadore, S.; Determinação de Bi por absorção atômica com geração de hidretos (BiH3) por sistema de injeção em fluxo. Campinas, 1991, 126 p. (Tese de doutorado - Universidade Estadual de Campinas – UNICAMP).
[27] Cadore, S.; Baccan, N.; Continuous hydride generation system for the determination of trace amounts of bismuth in metalurgical materials by atomic absorption spectrometry using an on-line stripping-type generator/gas-liquid separator, J. Anal. At. Spectrom., 1997, 12, 637-642.
[28] Kan, K –T., An automated method for the determination of arsenic and antimony, Anal. Lett., 1973, 6, 603-611.
[29] Ruzicka, J.; Hansen, E.H., Flow Injection Analysis, Part I. A new concept of fast continuous flow analysis. Anal. Chim. Acta, 1975, 78, 145-157.
[30] Chan, C.Y.; Baig, M.W.A.; Pitts, A.E.; Semi-automated method for the determination of bismuth in rocks, Anal. Chim. Acta, 1979, 111, 169-176.
[31] Aström, O.; Flow injection analysis for the determination of bismuth by atomic absorption spectrometry with hydride generation, Anal. Chem., 1982, 54, 190-193.
[32] Schimdt, F.J.; Royer, J.L.; Muir, S.M.; Automated determination of arsenic, selenium, antimony, bismuth and tin by atomic absorption utilizing sodium borohydride reduction, Anal. Lett., 1975, 8, 123-128.
[33] Quináia, S.P.; Rollemberg, M.C.E.; Selective reduction of arsenic species by hydride generation – atomic absorption spectrometry. Part 2 - Sample storage and arsenic determination in natural waters, J. Braz. Chem. Soc. 2001, 12, 37-41.
[34] Bruhn, C.G.; Bustos, C.J.; Sáez, K.L.; Neira, J.X.; Alvarez, S.E., A comparative study of chemical modifiers in the determination of total arsenic in marine food by tungsten coil electrothermal atomic absorption spectrometry, Talanta, 2007, 71, 81-89.
[35] Smith, A.E.; Interferences in the determination of elements that form volatile hydrides with sodium borohydride using atomic-absorption spectrophotometry and the argon-hydrogen flame, Analyst, 1975, 100, 300-306.
[36] Stripeikis, J.; Tudino, M.; Troccoli, O.; Wuilloud, R.; Olsina, R.; Martinez, L.; On-line copper and iron removal and selenium (VI) pre-reduction for the determination of total
Dissertação de mestrado Aline Klassen
137
selenium by flow-injection hydride generation-inductively coupled plasma optical emission spectrometry, Spectrochim. Acta, part B, 2001, 56, 93-100.
[37] Liu, H.; Chen, S.; Chang, P.; Tsai S.J.; Determination of bismuth, selenium and tellurium in nickel-based alloys and pure copper by flow-injection hydride generation atomic absorption spectrometry - with ascorbic acid prereduction and cupferron chelation-extraction, Anal. Chim, Acta, 2002, 459, 161-168.
[38] Takase, I., Luna, A.S., Campos, C.R.; The use of 2-2-thiazolylazo-p-cresol to minimize the interference of Ni and Cu for the bismuth determination in alloys by hydride generation atomic absorption spectrometry, Talanta, 2003, 61, 597-602.
[39] Hall, G.E.M.; MacLaurin, A.I.; Pelchat, J.C.; Gauthier G.; Comparison of the techniques of atomic absorption spectrometry and inductively coupled plasma mass spectrometry in the determination of Bi, Se and Te by hydride generation, Chem. Geology, 1997, 137, 79-89.
[40] Dalton, E.F.; Malanoski, A.J.; Note on the determination of arsenic by atomic absorption by arsine generation into an argon-hydrogen entrained air flame, At.Absorption Newsl., 1971,10, 92 – 93.
[41] Robinson, J.W.; Observations in atomic absorption spectroscopy, Anal. Chim. Acta, 1962, 27, 465-469.
[42] Delves H.T.; A simple micro-sampling method for the rapid determination of lead in blood by atomic-absoption spectrophotometry, Analyst, 1970, 95, 431-438.
[43] Goulden, P.D.; Broosksbank, P.; Automated atomic absorption determination of arsenic, antimony, and selenium in natural waters, Anal. Chem., 1974, 46, 1431-1436.
[44] Siemer D.D.; Hagemann, L.; An improved hydride generation atomic absorption spectrometry apparatus for selenium determination, Anal. Lett., 1975, 8, 323-337.
[45] Dĕdina J.; Quartz tube atomizers for hydride generation atomic absorption spectrometry: mechanism of selenium hydride atomization and fate of free atoms, Spectrochim. Acta, part B, 1992, 47, 689-700.
[46] Agterdenbos, J.; van Noort, J. P. M.; Peters, F.F.; Bax, D.; The determination of selenium with hydride generation AAS-III. The role of oxygen and the cuvette wall, Spectrochim. Acta, part B,1986, 41, 283-290.
[47] Matusiewicz, H.; Krawczyk, M., On-line hyphenation of hydride generation with in situ trapping flame atomic absorption spectrometry for arsenic and selenium determination, Anal. Sci., 2006, 22, 249-253.
[48] Li, X.; Jia, J.; Wang, Z.; Speciation of inorganic arsenic by electrochemical hydride generation atomic absorption spectrometry, Anal. Chim. Acta, 2006, 560, 153 -158.
Dissertação de mestrado Aline Klassen
138
[49] Dĕdina, J.; Interference of volatile hydride forming elements in selenium determination by atomic absorption spectrometry with hydride generation, Anal. Chem., 1982, 54, 2097-2102.
[50] Brancalion M.L.; Avaliação de aspectos configuracionais e analíticos da técnica TSFFAAS, Campinas, 2006, p. 75-85. (Dissertação de mestrado - Universidade Estadual de Campinas – UNICAMP).
[51] Pereira-Filho, E.R.; Berndt, H.; Arruda, M.A.Z.; Simultaneous sample digestion and determination of Cd, Cu and Pb in biological samples using thermospray flame furnace atomic absorption spectrometry (TS-FF-AAS) with slurry sample introduction, J. Anal. At. Spectrom., 2002, 17, 1308-1315.
[52] Tarley, C.R.T.; Arruda, M.A.Z.; A sensitive method for cadmium determination using an on-line polyurethane foam preconcentration system and thermospray flame furnace atomic absorption spectrometry, Anal. Sci., 2004, 20, 961-966.
[53] Nascentes, C.C.; Arruda, M.A.Z.; Nogueira, A.R.A.; Nóbrega, J.A.; Direct determination of Cu and Zn in fruit juices and bovine milk by thermospray flame furnace atomic absorption spectrometry, Talanta, 2004, 64, 912-917.
[54] Nascentes, C.C.; Kamogawa, M.Y.; Fernandes, K.G.; Arruda, M.A.Z.; Nogueira, A.R.A.; Nóbrega, J.A.; Direct determination of Cu, Mn, Pb, and Zn in beer by thermospray flame furnace atomic absorption spectrometry, Spectrochim. Acta, part B, 2005, 60, 749-753.
[55] Mannheimer, W.A.; Microscopia dos Materiais, Uma introdução, Rio de Janeiro: e-papers, 2002, p. 1-7, cap 2.
[56] Cecil E.; Hall.; Introduction to Electron Microscopy, 2nd. ed. Estados Unidos da América: Mc Graw-Hill, 1966. p. 1-3.
[57] Michler, G.H.; Electron-microscopy in Polymer Science, Appl. Spectrosc. Rev., 1993, 28, 327.
[58] Sebastião, V.; Canevarolo, Jr., Técnicas de caracterização de polímeros, São Paulo: Artliber Editora Ltda, 2003. p. 165-175.
[59] Welz, B.; Curtius, A.J.; Schlemmer, G.; Ortner, H.M.;Birzer, W., Scanning alectron microscopy studies on surfaces from electrothermal atomic absorption spectrometry – III. The lanthanum modifier and the determination of phosphorus, Spectrochim. Acta. part B, 1986,41, 1175- 1201.
[60] Pereira-Filho, E.R.; Pérez, C.A.; Poppi, R.J., Arruda, M.A.Z.; Metals, distribution and investigation of L´vov plataform surface using principal component analysis, multi-way principal component analysis, micro synchrotron radiation X-ray fluorecence
Dissertação de mestrado Aline Klassen
139
spectrometry and scanning electron microscopy after the determination of Al in a milk slurry sample, Spectrochim Acta, part B, 2002, 57, 1259-1276.
[61] Flores, A.V.; Pérez, C.A.; Arruda, M.A.Z.; Evalution of a synergetic effect between Rh as permanent chemical modifier and acetylacetone as complexing agent in Sc determination in sediment slurry samples by ETAAS, Anal. Chim. Acta, 2005, 530, 299-305.
[62] Pereira-Filho, E.R.; Análise de suspensões de materiais biológicos por espectrometria de absorção atômica: Novas alternativas em atomização empregando análise quimiométrica, Tese de doutorado, Universidade Estadual de Campinas, Campinas, SP, 2003, p. 149-153.
[63] Gilman, A.G.; Hardman, J.G.; Limbird, L.E.; Molinoff, P.B.; Ruddon, R.W.; As bases farmacológicas da terapêutica, 9a ed. Santiago, Chile: McGraw-Hill interamericana editores, S.A. de C.V, 1996. p. 669-682 e p. 1230-1232.
[64] Rousselot, P.; Labaume, S.; Marolleau, J-P.; Larghero, J.; Noguera, M-H.; Brouet, J-C.; Fermand, J.P.; Arsenic trioxide and melarsoprol induce apoptosis in plasma cell lines and in plasma cells from myeloma patients, Cancer Res., 1999, 59, 1041-1048.
[65] Hindmarsh, J.T.; Caveats in hair analysis in chronic arsenic poisoning, Clin. Biochem., 2002, 35, 1-11.
[66] Chappell W.R.; Beck B.D.; Brown K.; North D.W.; Thornton I.; Chaney R.; Cothern C.R.; Irgolic, K.J.; Tsongas T.; Inorganic Arsenic: a need and an opportunity to improve risk assessment; Environ. Health Perspect., 1997, 105, 1060-1067.
[67] Mazumder D.N.G.; Haque R.; Ghosh N.; De B.K.; Santra A.; Chakraborty D.; Smith A.H., Arsenic level in drinking water and the prevalence of skin lesions in West Bengal ,Índia, Int. J. Epidemiol., 1998, 27, 871-877.
[68] EPA. Environmental Protection Agency. Disponível em: www.epa.gov/safewater. Acessado em: maio /2007.
[69] Krug, F.J.; Fundamentos sobre preparo de amostras orgânicas e inorgânicas para análise elementar, 6ª ed, 2006, Apostila.
[70] Quevauviller, P.; Imbert, J.; Ollé, M.; Evalution of the use of microwave oven systems for the digestion of environmental samples, Mikrochim. Acta, 1993, 112, 147-154.
[71] Jones, J. W.; Capar, S. G., Critical Evaluation of multi-element scheme using plasma emission and hydride evolution atomic-absorption spectrometry for the analysis of plant and animal tissues, Analyst, 1982, 107, 353-377.
Dissertação de mestrado Aline Klassen
140
[72] Guo, X.; Sturgeon, R.E.; Mester, Z.;Gardner, G.J.; Vapor Generation by UV irradiation for sample introduction with atomic spectrometry, Anal. Chem., 2004, 76, 2401-2405.
[73] Ribeiro, A.S.; Arruda, M.A.Z.; Cadore, S.; A quartz tube atomizer with tungsten coil: a new system for vapor atomization in atomic absorption spectrometry, J. Anal. At.,Spectrom., 2002, 17, 1516-1522.
[74] Bergamin, H.; Zagato, E.A.G.; Krug, F.J.; Reis, B.F.; Merging zones in flow injection analysis Part .1. double proportional injector and reagent consumption, Anal. Chim. Acta, 1978, 101, 17-23.
[75] Miller, J.C.; Miller, J.N.; Statistics for Analytical Chemistry, 3nd ed. London, Reino Unido: Ellis Horwood, 1993. p. 109.
[76] Dean, J.A.; Handbook of Chemistry, 13nd ed. Estados Unidos da América: McGraw-Hill, 1985. p. 38, seção 9. [77] Atkins, P.W., Físico-Química, 6a ed, Rio de Janeiro: Editora LTC, 1997. p. 91.
[78] Nakua, A.M.; Greedan, J.E., Structural and Magnetic Properties of Transition Metal Arsenates, AAs2O6 = Mn, Co, and Ni, J. Solid. State Chem., 1995, 118, 402-411.
[79] Narsito; Agterdenbos, J.; Study of processes in the hydride generation atomic absorption spectrometry of antimony, arsenic and selenium, Anal. Chim. Acta, 1990, 237, 189-199.
[80] Welz, B.; Melcher, M.; Investigations on atomization mechanisms of volatile hydride-forming elements in a heated quartz cell, Analyst, 1983, 108, 213-224.
[81] Akman, S.; Genç, Ö.; Balkiş, T.; Atom formation mechanisms of As with different techniques in atomic absorption spectroscopy, Spectrochim. Acta, part B, 1982, 37, 903-912.
[82] Inczédy, J.; lengyel, T.; Ure, A.M., Compendium of Analytical Nomenclature: Definitive Rules 1997, 3nd. ed., IUPAC – International Union of Pure and Applied Chemistry Division, 1997. Disponível em: Http://www.iupac.org. Acessado em: maio de 2007.
[83] Daus, B.; Mattusch, J.; Wenrich, R.; Weiss, H., Investigation on stability and preservation of arsenic species in iron rich water samples, Talanta, 2002, 58, 57-.65. [84] Welz, B.; Melcher, M.; Mechanism of transition metal interferences in hydride generation atomic-absorption spectrometry Part 2., Influence of the valency state of arsenic on the degree of signal depression caused by copper, iron and nickel, Analyst,1984, 109, 573-575.
Dissertação de mestrado Aline Klassen
141
[85] Greenwood, N.N.; Earnshaw, A., Chemistry of the Elements, 2nd ed. Inglaterra: Reed Educational and Professional Publishing Ltda, 1997. p. 1040-1075.
[86] Pedersen, L.H.; Stoltenberg, M.; Ernst, E.; West, M.J., Leydig cell death in rats exposed to bismuth subnitrate, J. Appl. Toxicol., 2003, 23, 235-238.
[87] Slikkerveer, A.; Helmich, R.B.; Wolff, F.A. Analysis for bismuth by electrothermal atomic absorption spectrometry, Clin. Chem., 1993, 39, 800-803.
[88] Welz, B; Melcher, M., Determination of antimony, arsenic, bismuth, selenium, tellurium and tin in metallurgical samples using the hydride AA technique-I. Analysis of low-alloy steels, Spectrochim., Acta, 1981, 36B, 439-462.
[89] Chan, W.; Hon, P., Bismuth(III) hydride generation, its separation and the determination of Bi(III) by atomic absorption spectrometry using flow injection , Analyst,1990, 115, 567-569.
[90] Yamamoto, M.; Yasuda M.; Yamamoto, Y., hydride generation atomic absorption spectrometry coupled with flow injection analysis, Anal. Chem., 1984, 57, 1382-1385.
[91] Romero, J.G.V.; Luengo, C.A.; Huber, J.G.; Rosolen, J.M., Síntese de nanotubos de carbono de parede simples por sublimação de grafite em atmosfera de hélio, Química Nova, 2002, 25, 59-61.
[92] Tarley, C.R.T.; Barbosa, A.F.; Segatelli, M.G.; Figueiredo, E.C.; Lucas, P.O., Highly Improved Sensitivity of TS-FF-AAS for Cd (II) determination at ng L-1 levels using a simple flow injection minicolumn preconcentration system with multiwall carbon nanotubes, J.Anal. At. Spectrom., 2006, 21, 1305-1313.
[93] Bye, R., The masking effect of iron(III) on the interference from nickel and copper in the determination of tellurium by hydride generation/atomic absorption spectrometry, Anal. Chim. Acta, 1988, 208, 347-350.
[94] Połatajko, A; Jakubowski, N.; Szpunar, J., State of the art report of selenium speciation in biological samples, J.Anal. At. Spectrom., 2006, 21, 639-654.
[95] Lavilla, I.; González-Costas, J.M.; Bendicho, C., Improved microwave-assisted wet digestion procedures for accurate Se determination in fish and shellfish by flow injection-hydride generation-atomic absorption spectrometry, Anal. Chim. Acta, 2007, 591, 225-230.
[96] Viñas, P.; López-Garcia, I.; Merino-Meroño, B.; Campillo, N.; Hernández-Córdoba, M.; Determination of selenium species in infant formulas and dietetic supplements using liquid chromatography-hydride generation atomic fluorescence spectrometry, Anal. Chim. Acta, 2005,535, 49-56.
Dissertação de mestrado Aline Klassen
142
[97] Jia, X.; Li, N.; Chen, J., A subchronic toxicity study of elemental Nano-Se in Sprague-Dawley rats, Life Sci., 2005, 76, 1989–2003.
[98] Yang, J.; Conver, S.T.; Koropchak, J.A., Direct speciation of selenite and selenate with thermospray sample introduction methods, Anal. Chem., 1996, 68, 4064 – 4071.
[99] Lim, T-T.; Goh, K-H., Selenium extractability from a contaminated fine soil fraction: implication on soil cleanup, Chemosphere, 2005, 58, 91-101.
[100] Welz, B.; Melcher, M.; Néve, J., Determination of selenium in human body fluids by hydride-generation atomic absorption spectrometry: Optimization of sample decomposition, Anal. Chim. Acta, 1984, 165, 131-140.
[101] D'Ulivo, A.; Lampugnani, L.; Sfetsios, I.; Zamboni, R., Studies on total selenium determination in biological samples by hydride generation non-dispersive atomic fluorescence spectrometry after hydrobromic acid/bromine wet digestion Spectrochim. Acta, part B, 1993, 48, 387-402.
[102] Tyson, J.F.; Sundin, N.G.; Hanna, C.P.; McIntosh, S.A., Determination of Se in urine by flow injection hydride generation electrothermal atomic absorption spectrometry with in-atomizer trapping, Spectrochim. Acta, part B, 1997, 52, 1773-1781.
[103] Wietecha, R.; Kościelniak, P.; Lech, T.; Kielar, T., Simple method for simultaneous determination of selenium and arsenic in human hair by means of atomic fluorescence spectrometry with hydride generation technique, Microchim. Acta, 2005, 149, 137-144.
[104] Coelho, N.M.M.; Pré-Concentração e Determinação de Selênio por Espectrometria de Absorção Atômica com Geração de Hidreto em um Sistema de Análise por Injeção em Fluxo, Campinas, 1997, p. 58-59. (Tese de doutorado - Universidade Estadual de – Unicamp).
[105] Welz, B.; Schubert-Jacobs, M., Evalution of a FI system and optimization of parameters for HGAAS, Atom. Spectrosc, 1991, 12, 91-104.
[106] Moreda-Piñeiro, J.; López-Mahía, P.; Muniategui-Lorenzo, S.; Fernández-Fernández, E; Prada-Rodrígues, D., Direct As, Bi, Ge and Se(IV) cold vapor/hydride generation from coal fly ash slurry samples and determination by electrothermal atomic absorption spectrometry, Spectrochim. Acta, part B, 2002, 57, 883-895.
[107] Agterdenbos, J.; van Noort, J. P. M.; Peters, F.F.; Bax, D.; Ter Heege J. P.;The determination of selenium with hydride generation AAS-I. Description of the apparatus used and study of the reactions in the absorption cuvette, Spectrochim. Acta, part B,1985, 40, 501 - 515.
[108] Nunes, D.L.; Santos, E.P.; Barin, J.S; Mortari, S.R.; Dressler, V.L.; Flores, E.M.M., Interference of nitrite and nitrogen dioxide on mercury and selenium determination by
Dissertação de mestrado Aline Klassen
143
chemical vapor generation atomic absorption spectrometry, Spectrochim. Acta, part B, 2005, 60, 731-736.
[109] Sahin, F.; Volkman, M.; Ataman, O. Y., Effect of nitric acid for equal stabilization and sensitivity of different selenium species in eletrothermal atomic absorption spectrometry, Anal. Chem. Acta, 2005, 547, 126-131.
[110] Niedzielski, P., The new concept of hyphenated analytical system: Simultaneous determination of inorganic arsenic (III), arsenic (V), selenium (IV) and selenium (VI) by using performance liquid chromatography-hydride generation-(fast sequential) atomic absorption spectrometry during single analysis, Anal. Chim. Acta, 2005, 551, 199-206.
[111] Maleki, N.; Safavi, A.; Doroodmand, M., Determination of selenium in water and soil by hydride generation atomic absorption spectrometry using solid reagents, Talanta, 2005, 66, 858-862.
[112] Bye, R., Determination of selenium by hydride generation atomic absorption spectrometry: elimination of interferents from very high concentrations of nickel, cobalt, iron and chromium by complexation, J. Anal. At. Spectrom., 1995, 10, 803-808.
[113] Bye, R., Iron(III) as releazing agent for copper interference in the determination of selenium by hydride-generation atomic absorption spectrometry, Anal. Chim. Acta, 1987, 192, 115-117.